高中生物【实验9】
(一)实验目标
1、学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法。
2.了解植物细胞发生渗透作用的原理。
(二)实验原理
当细胞波的浓度小于外界溶液的浓度时,细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水时,原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来,也就是逐渐发生了质壁分离。
当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时,外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中,整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态,使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。
(三)材料用具
略
(四)方法步骤
方法步骤
1.制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片
2.用高清显微镜观察,可以看到洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色的中央液泡,还可以看到原生质层紧紧地贴着细胞壁。
3.从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液,在盖玻片的另一例用吸水纸吸引。这样重复几次,盖被冲下面的洋葱鳞片叶表皮就浸润在蔗糖溶液中。
4.用高倍显微镜观察,可以看到细胞中的中央液泡逐渐变小,原生质层逐渐与细胞壁分离开来。
5.从盖玻片的一侧滴入清水,在盖玻片的另一例用吸水纸吸引。这样重复几次洋葱鳞片叶表皮又浸润在清水中。
6.用高倍显微镜观察,可以看到中央液泡逐渐胀大,原生质层又逐渐贴着细胞壁。
(五)实验结论:
一、明确要求,夯实基础
教师在复习之前要认真研读考纲,然后按照考纲要求全面复习高中教材中的实验。首先,考试说明中要求的所有高中生物教材中的实验,必须亲自动手完成。高中新教材不仅增加了实验的数量,而且扩增了实验类型、基本技术实验(如显微镜的使用临时装片的制作等)、定性定量实验(如有机物的鉴定、色素的提取和分离DNA的粗提取和鉴定、酶专一性的分析)、探索性实验(如植物向性运动的实验设计等)、模拟实验(如性状分离比的模拟实验)必须对每一个实验的目的、原理、方法和步骤了如指掌,并能以这些实验原理、思想、方法为基础,利用新材料,借助新情况进行创新实验设计,解决探索新问题。其次,除学生必做的实验之外,还必须了解教材课文中介绍的一些经典实验,如光合作用的研究过程、植物生长素有关实验、动物激素生理作用的研究方法、肺炎双球菌的转化实验、同位素示踪技术、动植物杂交实验等,这些内容往往也是高考命题常用材料。
二、重视实验分析,培养学生能力
在高中生物实验教学过程中,我们经常发现不少学生只重视实验结果,不重视分析结果;只满足于实验的成功,而不愿对实验失败的原因进行分析。造成这种现象的原因,除了是学生对实验的根本目的缺乏深刻的认识外,还有不懂得如何分析实验、没有掌握实验分析的一般方法。生物学是一门实验性很强的学科,在实验过程中,会有多种因素影响、干扰实验结果,致使实验失败。此时,实验分析就显得很重要:一方面,可以找出并排除影响因素,使实验重获成功。另一方面,还可以总结出经验教训,甚至可能还有意外的收获、新的发现,这在科学史上是不乏其例的。现行高中生物教学中没有明确实验分析这一目的,而且实验也比较简单。我觉得,在高中生物实验教学中,除了使学生达到提高动手能力、了解实验原理和方法、验证所学知识这些目的以外,还要指导学生理解实验程序,分析实验中每一步骤之间的作用,每一个处理的意义,以及各步骤之间的联系。要让学生知道怎么做,也要让学生知道为什么这样做,从中学习解决问题、研究事物的方法,从而培养学生实验分析的能力。实验分析的一般方法:1.取材分析:有的学生实验失败的原因,往往是取材不正确而引起的,因而在实验分析时,要首先考虑取材是否正确。2.药品与试剂分析:药品与试剂的量、浓度、纯度等都是影响实验正确结果的重要因素,要逐一检查,不能忽视。3.步骤及操作分析:步骤及操作是否正确是影响实验结果的主要因素,故应重点分析。主要有以下情况,如:漏做某个实验步骤、操作方法错误、操作不严格等。
三、加强实验研究,拓展与延伸知识迁移
高考实验题力图通过笔试的形式考查学生的实验能力,同时力图通过一些简单的实验设计来鉴别考生独立解决问题的能力和知识迁移能力。在高考要求中,生物学实验有15个,实习有5个,研究性课题有7个。任何一个实验都包含着一定的实验思想和方法,这些思想和方法被广泛地应用于生物科学的研究当中。能否将学到的实验思想和方法迁移到新的实验情境中或相关的生物探究实验中,是高考对考生实验能力考查的具体体现。对于教材中的经典实验如酶的发现、生长素的发现系列实验等,要对其材料选取、条件控制、对照设置、结果分析等方面作深入剖析。同时对教材实验进行适当拓展与延伸,运用于社会、生产、生活实践中。如细胞质壁分离与复原实验的应用:测定细胞液的浓度;判断细胞的生活情况 (只有生活的植物细胞才能发生质壁分离) ;防腐杀菌 (在高浓度的溶液中,细菌等微生物将失水死亡,从而有效地防止食品腐烂变质) ;判断细胞的年龄 (成熟植物细胞的质壁分离现象明显) ,若进行组合改编如材料换一换、步骤改一改、情景变一变、多个实验拼一拼等,就能拓展出许许多多个新实验。因而学生在解答拓展实验题时,应“以不变应万变”,实验的主要思路是不变的,再回忆迁移教材的实验原理和技能,就能轻松突破。
四、利用实验设计,培养学生创新能力
在实验复习时,应要求学生认真领会每个实验的设计意图和总结实验方法。生物高考中要求考生能够设计简单的生物学实验,掌握基本的实验操作;能够对实验结果进行解释和分析,也包括判断实验结果和推导实验结论等内容;能够设计实验方案。因此,在总复习备考阶段的实验复习中,对学生的解题能力和答题能力要进行一定的训练和指导。如:实验步骤如何书写,实验材料和用具如何选择,实验结论、结果如何区分等,以帮助学生提高实验设计能力、分析能力、解题能力。纵观近几年生物高考实验题及新教材中的实验类型,无论是验证性实验还是探索性实验,都要求学生具备科学探索的思维方式,掌握探究性实验的基本过程、一般方法,运用有关实验原理,科学设计实验方案。在高考复习阶段,应让学生明确一个完整的实验设计所包括的基本内容;实验设计应遵循的基本原则;设计对照实验的方法等。有条件的学校,应开放生物实验室,鼓励学生积极思考有关命题、主动动手精心策划实验方法、设计实验方案,做到在平时教学中有意识地不断渗透实验思想与实验意识。对于这一类型的试题,靠题海战术往往是无法达到预期目的的,需要学生亲身的实践,有了亲身经历和体验,才能在高考中对实验试题应付自如。生物实验设计是实现实验研究目标的重要保证,也是实验具体操作的指南。实验设计的过程就是科学思维的过程。实验设计的每一环节、每一手段的选择都要做到科学、严密,否则目标就难以达到。
从解题技巧的角度来看, 实验设计题的解题思路总体上可以分以下几步进行:1.了解题目要求。首先要明确题意, 只有明确题意才能方向明确, 少走弯路。2.明确实验目的。即明确实验到底要解决什么问题。实验目的是整个实验设计的灵魂, 所有实验步骤的设计都要围绕实验目的这个核心来进行。3.分析实验原理。原理不同, 设计方法显然不同。在分析实验原理时要充分利用实验所给的条件, 并结合所学知识来解决。4.确定实验思路。这一步犹如作文的构思, 是建立实验设计的基本框架, 是整个实验设计的精髓, 是一个好的实验设计最富创意的闪光之处, 也是搞好实验设计的关键所在。如要设计几组实验?是否需要对照?若设置对照, 要注意哪些问题?5.设计实验步骤。有了思路, 具体怎样操作?这就需要在确定思路的基础上进行精心的设计。这一设计一定要充分利用题目中所给的实验条件, 要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别是起什么作用的?怎样运用?要注意:一是题目给出的实验试剂和材料都必须充分运用;二是除非题目条件允许, 否则不能自己随意增加实验试剂和材料;三是设计要合理规范、切实可行, 否则会造成很大的失分;四是要组织简明的语言文字。6.预期结果与分析。一般的实验设计题都会有实验结果的预测与分析或对实验过程中的某些操作或原理的分析, 分析实验的科学性和合理性。
生物学是一门实验性科学,生物科学的基本研究方法是观察和实验,在实验操作中能使学生的眼、手、脑有机地结合起来,使学生不仅能掌握一定的生物知识,而且获得必要的基本技能的锻炼。所以,在实验中能够培养学生的实践操作能力,而且也能提高学生的观察和思考能力。下面我就生物实验教学谈几点看法。
一、高中生物实验设计的特点
1.科学性的特点
具体体现在:实验原理、实验方法、实验材料的选取、实验结果的处理都应有充分的科学依据,不能随意臆造。高中生物实验科学性的特点是区别与其它学科的最重要的特点之一,生物实验一定要讲求其科学性,没有科学性作指导,生物实验的结果就会变得毫无意义,没有参考的价值,同时也违背了科学的指导原理。所以在进行生物实验之前,一定要有科学性的理论指导,对涉及生物实验的相关内容进行相关的研究分析,认真考证,这样实验的结果才有科学的依据,才有科学的价值。
2.相互对照的特点
一个完整的实验设计应包括两个方面:实验组和对照组。先对实验组加以处理,然后对照组不作处理。对照实验的设计常有如下4种:一是空白对照,设计一个不进行任何实验处理的对照组。二是自身对照,指实验组与对照组在同一对象上进行,前后观察,不另设对照组。三是条件对照,给实验组一种处理,给对照组另一不同条件处理。四是相互对照,指不另设对照组,而是利用几个实验相互对照,即每一组既是实验组,又是其他组别的对照组。只有通过对照实验,才能有效地排除无关变量对实验的干扰,使设计显得严密。因此对于大多数实验,尤其是生理类实验往往都应该设置相应的对照实验。
3.单一变量的特点
单一变量原则,即控制其他因素不变,只要改变其中某一变量,观察其对实验结果的作用。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外,做到其他实验条件前后一致。这也是生物实验所独有的特点,采用单一变量的方法,往往能够使实验变得更加有说服力,使实验的结果更加直接了然,能解析更多的生物上的科学道理。
二、高中生物实验教学设计策略
1.明确实验教学目标,做好准备工作。明确目标能使学生产生积极的学习动机,思维才会有方向,操作才会认真。做好实验教学的准备工作,实验教学和一般的授课有不同的要求,而生物教材又往往受地方性的季节性的限制,有些实验还需较长的时间才能看到实验结果,因此,在实验课前做好实验教学的准备工作就显得尤为重要了。
2.加强实验教学的组织管理。多数学生把实验简单地理解为“看”,对实验现象缺乏分析和思考,实验完毕后往往答不上产生现象的原因和实验的结论。如果缺乏严格的训练,将会导致教师疲惫不堪,学生一无所获。因此,应加强实验教学的组织管理,注意维持实验纪律、规范实验习惯、合理指派实验大组长、小组长等,以确保实验教学质量。
3.分析实验程序和实验现象。一个较为复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶,它往往是经过几十次甚至上百次的反复摸索。所以,学生在实验中,不能单纯地用实验指导进行“按方抓药”出现结果就行了。而要指导学生去分析实验中每一步骤的作用、每一个处理意义以及各步骤之间的联系。
4.注重培养学生的科学探究能力。高中生物实验教学通过引导学生去探索、解决问题,从而达到掌握知识、发展智力、培养能力的教学目标。新课程强调学生尝试应用科学探究的方法,研究高中生物问题,验证高中生物规律,提高科学探究的能力。在生物教学过程中,教师应加强对学生能力的培养,这样定会事半功倍,全面提高教学质量。
5.在探究实验中培养学生的演绎推理能力。思维的逻辑性主要指能正确运用分析比较、判断、推理的形式进行思维和表达思维的结果。生物实验中常用的逻辑思维方法是推理,主要有归纳推理和演绎推理。生物实验教学为培养学生的归纳推理和演绎推理能力创造了有利条件。
6.加强设计型实验题训练。随着高考改革和课程改革的深入,高考生物实验题多以根据要求设计实验步骤、分析实验数据和现象、得出或预测实验结果和结论、评价和优化实验设计方案等形式呈现。如果还是按照以前老一套的实验训练模式,只重视做一些死记硬背的机械记忆型实验题,学生是很难取得理想的高考成绩的。因此,在平时的实验教学中,教师除了采取以上一些实验改革措施外,还必须要有意识地精选和精编一些实验习题,特别是一些不同类型的实验设计题,让学生进行全方位训练。
(一)实验目标
1.学会提取和分离叶绿体中色素的方法。
2.观察叶绿体中的四种色素。
(二)实验原理
叶绿体中的色素都能够溶解于有机溶剂丙酮中。所以,可以用丙酮提取叶绿体中的色素。
石油醚是一种脂溶性很强的有机溶剂。叶绿体中的四种色素在石油醚溶解度是不同的:溶解度最高的是胡萝卜素,它随石油醚在滤纸上扩散得最快;叶黄素和叶绿素a的溶解度次之;叶绿素b的溶解度最低,扩散得最慢。这样几分之后,四种色素就在扩散过程中分离开来。
(三)材料用具
略
(四)方法步骤
1、提取绿色叶片中的色素。
l)称取5 g绿色的叶片,剪碎,放入研钵中。
2)向研体中放入少许二氧化硅和碳酸钙,再加入5mL丙酮,进行迅速、充分的研磨。并将纸
盖在研钵上,纸中心穿一个洞,将杵棒套入洞口进行研磨。
3)将研磨液迅速倒入小玻璃漏斗中进行过滤(漏斗基部放一块单层尼龙布)。将滤液收集到一
个小试管中,及时用棉塞将试管口塞紧。
用预先干燥处理过的定性滤纸,将滤纸剪成长10 cm、宽 1cm的滤纸条,在距滤纸条一端 1cm
处用铅笔画一条细的横线。
用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀地画出一齐细而直的滤液细线。
待滤液于后,再画二三次。
4、分离叶绿体中的色素
将3 mL层析液到入烧杯中,将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)略微斜靠着烧杯的内壁,轻
轻地插入到层析液中,随后用培养皿盖盖上烧坏。注意,不能让滤纸上的滤液细线触到层析液。
几分以后,取出滤纸条。此时滤纸上出现四条色素带,从上向下依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)
(五)实验结论:
3-6页
一、实验试剂
1.用到酒精的实验
(1)叶绿素的提取:无水酒精用于提取光合色素
(2)物质鉴定实验:50%酒精用于洗去浮色(苏丹III和IV)(3)DNA粗提取:95%冷酒精用于析出DNA
(4)观察有丝分裂:95%酒精与15%盐酸1:1混合(解离液)用于使组织细胞分散开(5)微生物培养、植物组培、动物细胞培养等中的无菌操作:75%酒精用于消毒(6)土壤中小动物类群丰富度的研究:70%酒精用于保存土壤中的小动物(7)萨克斯的叶片遮光实验:用95%酒精煮叶片达到脱色 2.用到盐酸的实验
(1)观察有丝分裂:95%酒精与15%盐酸1:1混合(解离液)用于使组织细胞分散开(2)观察细胞中DNA与RNA的分布:8%盐酸用于①增大细胞膜对甲基绿、吡罗红的通透性;②让DNA更好地与甲基绿结合
(3)探究影响酶活性的调节:5%盐酸用于调节反应体系的pH(4)植物组织培养技术:盐酸用于调节培养基的pH(5)微生物的纯化与培养:盐酸用于调节培养基的pH
(6)生物维持pH稳定的机制:0.1mol/L盐酸用于改变溶液体系的pH
(7)促胰液素的发现:斯他林和贝利斯用盐酸刺激使小肠粘膜产生促胰液素 3.用到NaOH的实验
(1)探究影响酶活性的调节:5%的NaOH用于调节反应体系的pH(2)植物组织培养技术:NaOH用于调节培养基的pH(3)微生物的纯化与培养:NaOH用于调节培养基的pH
(4)生物维持pH稳定的机制:0.1mol/L的NaOH用于改变溶液体系的pH(5)物质鉴定实验:0.1g/mL的NaOH用于配置斐林试剂和双缩脲试剂(6)探究酵母菌的呼吸方式:10%的NaOH用于吸收CO2
(7)细胞大小与物质运输的关系:将含有酚酞的琼脂块浸入NaOH溶液中 4.用到蒸馏水(清水)、无菌水的实验
(1)使用高倍显微镜观察细胞:蒸馏水用于制作植物细胞的临时装片,也用于洗去某些多余的染液
(2)制备细胞膜:蒸馏水用于涨破红细胞
(3)DNA的粗提取:①蒸馏水用于涨破动物细胞以获取含DNA的混合溶液;②蒸馏水用于稀释2mol/L的NaCl溶液。
(3)观察植物细胞质壁分离及复原:清水用于制作临时装片和使细胞发生质壁分离复原
(4)微生物的纯化与培养:无菌水用于稀释菌液
(5)蒸馏水、清水经常作为植物为材料的探究实验中的空白对照
(6)观察细胞的有丝分裂、减数分裂:漂洗细胞,防止过度解离以及影响染色 5.用到特定酶的实验
(1)植物体细胞杂交:果胶酶和纤维素酶用于水解细胞壁
(2)动物细胞培养技术:胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)用于分散动物细胞
(3)基因工程:限制酶用于剪切DNA,DNA连接酶用于目的基因与载体的连接(4)PCR技术:耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)用于催化DNA的延伸(5)比较过氧化氢的分解:肝脏研磨液中的过氧化氢酶用于催化过氧化氢的分解
(6)探究影响酶活性的条件:淀粉酶、过氧化氢酶分别用于探究温度、pH对酶活性的影响
(7)DNA的粗提取:嫩肉粉中的木瓜蛋白酶可以水解蛋白质
(8)艾弗里的肺炎双球菌转化实验:DNA酶用于水解DNA,验证DNA是转化因子
二、实验器材
1.用到显微镜的实验
(1)使用高倍显微镜观察细胞
(2)物质鉴定实验:检测脂肪时用于观察细胞中被染色的脂肪粒(3)观察DNA与RNA在细胞中的分布
(4)制备细胞膜:用于观察涨破前后的血红细胞(5)观察线粒体和叶绿体、观察细胞质环流(6)观察植物细胞质壁分离及复原
(7)生物膜结构的探索:罗伯特森用电子显微镜观察细胞膜,光学显微镜观察人鼠融合细胞
(8)观察细胞的有丝分裂、减数分裂(9)低温诱导植物染色体数目的变化(10)培养液中酵母菌种群数量的变化 2.用离心机的实验
(1)分离细胞器:差速离心用于分离不同重量的细胞器(2)制备细胞膜:将涨破的细胞膜离心至沉淀中
(3)赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染实验:将细菌离心至沉淀中,观察放射性的分布(4)探究DNA的复制方式:密度梯度离心用于观察子代DNA的重量差异(5)PCR技术:离心用于反应体系的混合
(6)植物体细胞杂交、动物细胞融合:离心可以诱导原生质体或动物细胞融合
三、实验材料
1.对实验材料有特殊要求的实验
(1)物质鉴定实验:实验材料本身无色或颜色浅(2)制备细胞膜:哺乳动物红细胞
(3)DNA的粗提取:DNA含量较高且较易提取(不能是哺乳动物的血细胞)(4)观察细胞的有丝分裂、低温诱导染色体加倍:植物根尖分生区细胞
(5)观察细胞的减数分裂:植物的花药、动物的雄性生殖器官(精巢或睾丸)(6)观察植物细胞质壁分离及复原:成熟的、液泡中有颜色的植物细胞
(7)调查人群中的遗传病:调查发病率需要对人群进行随机抽样,调查遗传方式需要找患者家系
(8)植物组织培养:分化程度低,全能性高的植物外植体
(9)动物细胞培养:胚胎或幼龄动物的组织、器官(分裂能力强)
2.需要保持实验材料活性的实验(活体实验)
3.实验操作导致实验材料死亡的实验
四、实验条件
需要控制温度条件的实验
(1)物质鉴定实验:鉴定还原糖和DNA需要水浴加热(2)探究影响酶活性的条件:温度对酶活性的影响(水浴)
(3)传统发酵技术:果酒要求18~25℃,果醋要求30~35℃,腐乳要求15~18℃,泡菜要求室温
(4)探究环境对光合作用的影响:温度条件相同且适宜(5)低温诱导染色体加倍:4℃诱导36h
(6)微生物的纯化与培养:高压蒸汽灭菌一般121℃维持15~30min,保存菌种一般在4℃以下,倒平板需要让固体培养基凝固(50℃以下),巴氏消毒法(60~82℃长时间)(7)PCR技术:90℃左右变性,55℃左右退火(复性),70℃左右延伸
(8)动物细胞培养:培养细胞所对应的动物体体温,哺乳动物一般是36.5±0.5℃(9)植物组织培养:一般是18~22℃
(10)萨克斯叶片遮光实验:在用95%酒精中煮浴叶片脱色
五、实验操作
需要进行筛选的实验
(1)微生物的分离与纯化:筛选土壤中的尿素分解菌和纤维素分解菌(2)低温诱导染色体加倍:筛选染色体加倍的细胞
(3)植物体细胞杂交和动物细胞融合:筛选融合的杂种细胞
(4)单克隆抗体的制备:两次筛选①筛选出杂交瘤细胞②筛选出特定的(能产生单一抗体的单克隆的)杂交瘤细胞
(5)基因工程技术:筛选出转化了表达载体的受体细胞,筛选出能产生目的蛋白质的转基因生物
(6)单倍体育种:筛选出所需性状的纯合体
六、实验方法
1.利用同位素标记法的实验
(1)探究分泌蛋白的合成与运输路径:用3H-亮氨酸标记氨基酸
(2)探究光合作用的科学发现史:鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2,卡尔文用14C标记CO2
(3)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验:用32P标记DNA,用35S标记蛋白质(4)探究DNA的复制方式:用15N、14N分别培养大肠杆菌(无放射性)
(5)核酸分子杂交技术:标记基因探针,检测目的基因是否导入受体细胞和目的基因是否转录
(6)蛋白质分子杂交技术:标记抗体,检测目的基因是否导入表达,杂交瘤细胞的筛选、单抗诊盒和生物导弹
2.利用分子杂交技术的实验
七、实验思想
用假说-演绎法思想进行的实验
(1)孟德尔的豌豆杂交实验(2)摩尔根的果蝇杂交实验
(3)DNA是遗传物质(艾弗里、赫尔希)
(4)DNA的复制方式
(5)遗传密码的破译(选学)
题型特点:生物体的某一结构或某一生理过程均可以用图形或图解的形式进行考查。这类题可包含大量的生物学知识信息,反映生命现象的发生、发展以及生物的结构、生理和相互联系。
解答该类试题的一般步骤:
1.审题意:图解题要学会剖析方法,从局部到整体,把大块分成小块,看清图解中每一个过程,图像题要能识别各部分名称,抓住突破口。
一、什么是对照实验
对照实验是指除控制因素外, 其他条件与被对照实验要保持一致。这样就可以保证无关变量对所研究实验无影响, 使得结论变得简单明了。
二、对照实验的组成
对照实验通常包括实验组和对照组, 至于哪个作为实验组, 哪个作为对照组, 一般是随机决定。从理论上说实验组与对照组的无关变量影响一定要相同, 这样实验组与对照组两者之差异, 就可以认定是来自变量的影响, 这样实验结果才有可信度。
三、对照实验的好处
不同的实验因素可以引起同一种实验结果, 所以, 必须要有严格的对照, 这样所设计的实验才具有更强的说服力, 就可以保证无关变量对所研究实验无影响, 使得结论清楚且简单。所以大多数实验, 尤其是生理类实验往往都要设置相应的对照实验。预测实验结果:若为验证性实验, 则结果只有一个;若为探究实验, 则应分情况讨论。
四、对照实验的类型
本文对以下三类对照类型做一个论述, 各种对照实验中哪个作为实验组, 哪个作为对照组, 应具体情况具体分析。
1. 空白对照
(1) 概述
空白对照组是指除给予范围的实验因素外, 不给予研究的实验因素处理。探究某种实验因素的有无对实验结果的直接影响, 明显的对比出实验组的实验因素与实验结果的对应关系。
(2) 典例分析
(3) 注意事项
(1) 实验设计一定要分组进行。
(2) 变量只能有一个, 其他条件均相同, 两者唯一的区别是变量不同。
(3) 保持实验条件的前后一致性, 实验过程中不可改变其中任何条件。
2. 自身对照
(1) 概述
自身对照指实验组与对照组都在同一研究对象上进行, 不另设对照组。实验操作前的对象为对照组, 实验操作后的对象为实验组。对比实验操作前后现象变化的差异而得出实验结论。
(2) 典例分析
植物细胞的质壁分离与复原的实验
1.实验对象:同一个成熟的植物细胞。
2.在这一实验中有两次对照, 具体分析如下:
第一组:操作:高浓度溶液处理。对照:质壁分离状态与自然状态
第二组:操作:低浓度溶液处理。对照:复原后状态与质壁分离状态
(3) 注意事项
(1) 实验材料在实验过程中必须保持一定的生理活性。
(2) 实验操作要有一定的范围, 如处理活性细胞时所用溶液浓度要适宜。
(3) 持续观察记录实验操作前、后的实验对象状况, 控制好观察时间。
3. 相互对照
(1) 概述
相互对照是指不单设对照组, 而是几个实验组之间的相互对照, 由此得出相应的实验结论。一般是在探究某种实验因素对结果的影响不明确的情况下使用, 通过实验的相互对比, 确立实验变量和反应变量的关系。一般表现出实验因素在量上的多少对实验结果的影响。其中每一组既是实验组又是其他组别的对照组。这种方法常用于等组实验中。
(2) 典例分析
温度对唾液淀粉酶活性的影响实验
(1) 实验对象:加了相同淀粉糊的四支试管。
(2) 对照处理:不另设对照组, 而是将四支试管分别放在温度为80℃、60℃、37℃、0℃的不同环境中, 并同时加入等量的唾液。
(3) 实验结果:对相同时间内四组溶液中淀粉糊消化程度进行检测, 并记录检测值。
(4) 对照分析:通过对四组检测值之间的相互对比, 得出淀粉糊消化程度最高组的温度, 即为本实验探究的唾液淀粉酶活性的最适温度。
(3) 注意事项
(1) 不需要确定对照组和实验组, 每组均为实验组。
(2) 每个实验组除要探究的因素各不相同外, 其他所有条件均相同。
(3) 最终结论必须由几组实验结果的对比得出。
五、结论
对照性原则是生物实验必须遵循的一个原则, 对照实验法在科学探究中占有重要的地位。对照性原则就是科学、合理地设置对照可以使实验简洁、明了, 而且使实验结论更具有说服力。因此, 在高中生物教学中必须让学生透彻理解对照实验的理论和掌握对照实验的方法。
摘要:实验设计题已成为高考实验题的重点, 对照实验的设计是实验题中最常见的。对照实验可以更加明确地排除无关变量对实验结果的影响, 这样可以增加实验结果的说服力。对照实验在高中生物实验中占有重要的地位, 本文论述了对照实验的概念、好处、类型、对照实验的设计。
关键词:对照,实验,原则
参考文献
[1].周晓莉.《如何利用高中生物实验培养学生探究能力》[J].《教学仪器与实验》.2007.
[2].张体雄.《谈实验教学中进行创新教育的教学策略》[J].《科技文汇》.2007.
一、实验能引起学生学习的兴趣
几乎100%的学生都喜欢动手做实验,特别是当他们成功地做成一个实验时,其喜悦之情难以自禁。学生这种对实验本身的心情又会迁移到相关的知识上来,激发他们探求知识的热情,有助于他们对知识的理解、掌握,有利于其智力的开发,有利于其观察能力、动手操作的实验能力和创新能力的培养和提高。实验教学评价在实验教学中是重要的反馈手段,它可以支配教师采用何种教学模式,制约着学生的实验动机、实验态度和实验策略,因此实验教学评价成为影响实验教学效果的重要因素。笔试是教师的主要实验教学评价方式,这种书面形式的考核方式被多数教师认可,它简单省时,其内容上主要是实验原理、实验步骤、实验结果等理论知识,但是,这种笔试考核实验的方法有很大的局限性,它不能全面反映学生的能力水平和实验态度等,造成学生做与不做实验成绩差不多,形成“老师讲实验,学生背实验”的现象,不利于学生科学素质的培养。从这几年的理科综合测试看,实验试题不再是课本中的实验,而是一个全新的情境,考查的是设计和完成实验的能力。这种能力要求学生能灵活应用所学的自然科学理论、实验方法和仪器,设计简单的实验方案并处理相关的实验问题。随着高考的改革,实验设计能力的培养在生物實验教学中逐渐摆在了重要位置上,平时扎扎实实搞好生物实验教学,多开展探索性实验,激发学生创造性思维,培养科学研究的方法。
二、在实验中激发学生学习的兴趣
在以往的学生实验中,实验材料、试剂都是书本上指定的,课前都是由教师准备好。实验时,学生完全按规定的步骤进行。学生完全成了不用思考的机械操作者,整个实验对学生来说印象不深,理解不透。而高中新课程要求在实验中引导学生积极主动参与。如做《检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质》的实验之前,老师先给学生交待一下鉴定这三类物质所用的试剂及颜色反应。然后请几位较积极的学生利用课余时间帮忙准备实验材料、仪器,以及试剂的配制等。做实验前,把学生分几个实验组,并指定那几位帮忙的学生做组长。做实验时,老师同时呈现好几种材料,让每组学生自己选择一两种,并预测自己选择的材料含有哪类物质,相应的要用什么样的试剂及仪器。这些以前老师做的工作现在全部由学生自己来完成,调动了学生的积极性,培养学生主动参与的意识。在做实验的过程中,教师对学生存在的疑惑及操作问题进行指导,对实验速度较快的组,老师可鼓励他们再选择其它材料继续做。做完各组组长设计好记录表格,把预测结果与实测结果记录下来。然后小组之间交流实验结果,并交换意见。最后各组上交记录表格,由老师汇总全班共检测多少种材料,连同其中含有哪些化合物再呈现给学生,让学生对所有的材料有全面的认识,并引发学生思考:“如何正确选择食物?”这样使学生加深对实验全过程的认识,提高实验课的效率,也激发了学生做实验的兴趣。
如在学习“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验时,我们要求学生能将此实验与“观察植物细胞的有丝分裂”实验进行对比,对比的依据是两实验都用到了洋葱。另外,在学习“观察植物细胞质流动”实验时,我们希望学生能充分发挥想象力,把细胞质与叶绿体的关系想象成河水与船的关系,从而加深对细胞器与细胞质基质的理解;当然我们还要求学生能产生某些创造性的思维,如在学习“酶的专一性”实验时,学生竟能提出“胃蛋白酶能把胃自身催化分解掉吗?”从而加深了对酶的反应条件以及细胞膜结构的理解等等。总之,课堂上,学生活跃的思维,便是课堂的灵魂。
三、在实验教学中尊重个性,鼓励创新
探究性学习是一种积极的学习过程,是指学生在教师指导下,通过自主的尝试、体验、探究,主动发现问题,获取知识,形成能力的学习活动。探究学习过程运用于生物教学,具有以下特点:探究学习能让学生自主地参与观察生命现象,探索生命本质,从而获得生物学知识,有效地形成生物学概念;探究学习的核心在于培养学生对生命科学的探究能力,而探究能力又是形成生物学概念的前提;探究学习能培养学生探究生物世界的积极态度,如同交给学生一把开启生命科学宝库的金钥匙。探究教学应分层次、把握度,面向全体学生。在实施探究性学习中,由于班级人数多,难管理,学生的智力因素和非智力因素以及教育背景不同,学生的知识、能力、情感水平也有层次性,如果教学中不注意这一点就难以达到教学要面向全体学生的要求。因此,在教学中要注意了解学生,根据不同学生的特点,在探究学习中,提出不同的要求:对思维活跃的学生,不仅要求掌握完成一般的探究过程,而且要求他们积极思维,开展有创造性的探究性学习;对学习有困难的学生,要求把握好探究活动的梯度。教师的评价应以激励为主,激励性评价能使学生看到自己的点滴成功,微小的进步,努力的方向,从而产生奋发向上的学习动力。在探究性学习中,教师应当放宽评价尺度,而不必过于严格,只要学生积极地参与了探究,去尝试了,就应该得到表扬和肯定,而不论答案正确与否。只要我们在教学中不断地进行尝试、总结、改进,并不断地借鉴别人的成功做法为我所用,相信在不久的将来,探究性学习一定会在我们的生物教学中大放异彩。
原理:RNA+吡罗红→红色
应用:可以显示RNA在细胞中的分布。
台盼蓝使死细胞染成蓝色
原理:正常的活细胞,细胞膜结构完整具有选择透过性能够排斥台盼蓝,使之不能够进入胞内;死细胞或细胞膜不完整的细胞,胞膜的通透性增加,可被台盼蓝染成蓝色。
应用:区分活细胞和死细胞;检测细胞膜的完整性。
线粒体的染色
原理:健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料,可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色。
应用:可以用高倍镜观察细胞中线粒体的存在。
酒精的检测
原理:橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应,变成灰绿色。
应用:探究酵母菌细胞呼吸的方式;制作果酒时检验是否产生了酒精;检查司机是否酒后驾驶。
CO2的检测
原理:CO2可以使澄清的石灰水变混浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿在变黄。
应用:根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
染色体(或染色质)的染色
原理:染色体容易被碱性染料(如龙胆紫溶液、醋酸洋红溶液、改良苯酚品红染液)染成深色。
应用:用高倍镜观察细胞的有丝分裂;观察低温诱导植物细胞染色体数目变化;植物花药离体培养时,可以通过染色镜检来确定其中的花粉是否处于适宜离体培养的发育期。
吲哚酚试剂与维C溶液呈褪色反应
原理:吲哚酚即2,6-二氯酚靛酚钠,其水溶液为蓝紫色,维C具有还原性,能将其褪色。
维生素C溶液在中性条件下可使吲哚酚试剂由蓝色变成无色,在酸性条件下可使吲哚酚试剂由蓝色变成粉红色。也可以用氯化铁溶液代替吲哚酚试剂,维生素C溶液可把黄色的氯化铁溶液还原成无色的氯化亚铁溶液。
应用:可用于检测食品营养成分中是否含有维生素C。
亚硝酸盐的检测出现玫瑰红
原理:在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,与N-1-萘基乙胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。
一、光学显微镜的结构、呈像原理、放大倍数计算方法 结构:
光学部分:目镜、镜筒、物镜、遮光器(有大小光圈)和反光镜(有平面镜和凹面镜)机械部分:镜座、倾斜关节、镜臂、载物台(上有通光孔、压片夹)、镜头转换器、粗、细准焦螺旋。
注:目镜无旋转螺丝,镜头越长,放大倍数越小;物镜有旋转螺丝,镜头越长,放大倍数越大。
呈像原理:映入眼球内的是倒立放大的虚像。(物镜质量的优劣直接影响成像的清晰程度)放大倍数:目镜和物镜二者放大倍数的乘积)
注:显微镜放大倍数是指直径倍数,即长度和宽度,而不是面积。
二、显微镜的使用:置镜(装镜头)→对光→置片→调焦→观察
1.安放。显微镜放置在桌前略偏左,距桌缘8—10cm处,装好物镜和目镜(目镜5× 物镜10×)
2.对光。转动转换器,使低倍镜对准通光孔,选取较大光圈对准通光孔。左眼注视目镜,同时把反光镜转向光源,直至视野光亮均匀适度。调节视野亮度只可用遮光器和反光镜,光线过强,改用较小光圈或用平面反光镜;光线过弱,改用较大光圈或用凹面反光镜。选低倍镜→选较大的光圈→选反光镜(左眼观察)
3.观察。将切片或装片放在载物台上,标本正对通光孔中心。转动粗准焦螺旋(顺时针),俯首侧视镜筒慢慢下降,直到物镜接近切片(约0.5cm),左眼观察目镜,(反时针)旋转粗准焦螺旋,使镜筒慢慢上升,看到物像时轻微来回旋转细准焦,直到物像清晰。(找不到物像时,可重复一次或移动装片使标本移至通光孔中心)。.观察时两眼都要睁开,便于左眼观察,右眼看着画图。侧面观察降镜筒→左眼观察找物像→细准焦螺旋调清晰
4.高倍镜的转换。找到物像后,把要观察的物像移到视野中央,把低倍镜移走,换上高倍镜,只准用细准焦螺旋和反光镜把视野调整清晰,直到物像清楚为止。顺序:移装片→转动镜头转换器→调反光镜或光圈→调细准焦螺旋
注:换高倍物镜时只能移动转换器,换镜后,只准调节细准焦和反光镜(或光圈)。问1:低倍镜换为高倍镜后,若看不到或看不清原来的像,可能原因?(ABC)
A、物像不在视野中 B、焦距不在同一平面 C、载玻片放反,盖玻片在下面 D、未换目镜 问2:放大倍数与视野的关系:
放大倍数越小,视野范围越大,看到的细胞数目越多,视野越亮,工作距离越长; 放大倍数越大,视野范围越小,看到的细胞数目越少,视野越暗,工作距离越短。故装片不能反放。
5.装片的制作和移动:制作:滴清水→放材料→盖片 移动:物像在何方,就将载玻片向何处移。(原因:物像移动的方向和实际移动玻片的方向相反)
6.污点判断:1)污点随载玻片的移动而移动,则位于载玻片上;
2)污点不随载玻片移动,换目镜后消失,则位于目镜;换物镜后消失,则位于物镜; 3)污点不随载玻片移动,换镜后也不消失,则位于反光镜上。
7.完毕工作。使用完毕后,取下装片,转动镜头转换器,逆时针旋出物镜,旋进镜头盒;取出目镜,插进镜头盒,盖上。把显微镜放正。
实验一:观察DNA、RNA在细胞中的分布(必修一P26)
一.实验目的:初步掌握观察DNA和RNA在细胞中分布的方法 二.实验原理:
1.甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同,甲基绿使DNA呈现绿色,吡罗红使RNA呈现红色。利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色,可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。
2.盐酸能够改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色休中的DNA和蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合。三.方法步骤: 操作步骤 注意问题 解释
取口腔上皮细胞制片 载玻片要洁净,滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液 用消毒牙签在自己漱净的口腔内侧壁上轻刮几下取细胞 将载玻片在酒精灯下烘干 防止污迹干扰观察效果 保持细胞原有形态
消毒为防止感染,漱口避免取材失败 固定装片 水解 将烘干的载玻片放入质量分数为8%的盐酸溶液中,用300C水浴保温5min 改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,促进染色体的DNA与蛋白质分离而被染色 冲冼涂片 用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片10S 洗去残留在外的盐酸 染色 滴2滴吡罗红甲绿染色剂于载玻片上染色5min 观察 先低倍镜观察,选择染色均匀、色泽浅的区域,移至视野中央,调节清晰后才换用高倍物镜观察 使观察效果最佳
实验二
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(必修一P18)
一.实验目的:
尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
二.实验原理:某些化学试剂能使生物组织中的有关有机化合物,产生特定的颜色反应。1.可溶性还原糖(如葡萄糖、果糖、麦芽糖)与斐林试剂发生作用,可生成砖红色的Cu 2O沉淀。如:
葡萄糖+ Cu(OH)2
葡萄糖酸 + Cu 2O↓(砖红色)+ H 2O,即Cu(OH)2被还原成Cu 2O,葡萄糖被氧化成葡萄糖酸。
2.脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色(或被苏丹Ⅳ染液染成红色)。淀粉遇碘变蓝色。3.蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应。(蛋白质分子中含有很多肽键,在碱性NaOH溶液中能与双缩脲试剂中的Cu2+作用,产生紫色反应。)三.实验材料
1.做可溶性还原性糖鉴定实验,应选含糖高,颜色为白色的植物组织,如苹果、梨。(因为组织的颜色较浅,易于观察。)
2.做脂肪的鉴定实验。应选富含脂肪的种子,以花生种子为最好,实验前一般要浸泡3~4小时(也可用蓖麻种子)。
3.做蛋白质的鉴定实验,可用富含蛋白质的黄豆或鸡蛋清。
四、实验试剂
斐林试剂(包括甲液:质量浓度为0.1g/ mL NaOH溶液和乙液:质量浓度为0.05g/ mL CuSO4溶液)、苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液、双缩脲试剂(包括A液:质量浓度为0.1g/ mL NaOH溶液和B液:质量浓度为0.01g/ mL CuSO4溶液)、体积分数为50%的酒精溶液,碘液、蒸馏水。
五、方法步骤:
(一)可溶性糖的鉴定
操 作 方 法 注 意 问 题 解 释 1.制备组织样液。(去皮、切块、研磨、过滤)苹果或梨组织液必须临时制备。因苹果多酚氧化酶含量高,组织液很易被氧化成褐色,将产生的颜色掩盖。2.取1支试管,向试管内注入2mL组织样液。
3.向试管内注入1mL新制的斐林试剂,振荡。应将组成斐林试剂的甲液、乙液分别配制、储存,使用前才将甲、乙液等量混匀成斐林试剂;
切勿将甲液、乙液分别加入苹果组织样液中进行检测。斐林试剂很不稳定,甲、乙液混合保存时,生成的Cu(OH)2在70~900C下分解成黑色CuO和水; 甲、乙液分别加入时可能会与组织样液发生反应,无Cu(OH)2生成。4.试管放在盛有50-650C温水的大烧杯中,加热约2分钟,观察到溶液颜色:浅蓝色 → 棕色 → 砖红色(沉淀)最好用试管夹夹住试管上部,使试管底部不触及烧杯底部,试管口不朝向实验者。
也可用酒精灯对试管直接加热。防止试管内的溶液冲出试管,造成烫伤;
缩短实验时间。
(二)脂肪的鉴定
操 作 方 法 注 意 问 题 解 释
花生种子浸泡、去皮、切下一些子叶薄片,将薄片放在载玻片的水滴中,用吸水纸吸去装片中的水。干种子要浸泡3~4小时,新花生的浸泡时间可缩短。因为浸泡时间短,不易切片,浸泡时间过长,组织较软,切下的薄片不易成形。切片要尽可能薄些,便于观察。在子叶薄片上滴2~3滴苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液,染色1分钟。染色时间不宜过长。
用吸水纸吸去薄片周围染液,用50%酒精洗去浮色,吸去酒精。酒精用于洗去浮色,不洗去浮色,会影响对橘黄色脂肪滴的观察。同时,酒精是脂溶性溶剂,可将花生细胞中的脂肪颗粒溶解成油滴。
用吸水纸吸去薄片周围酒精,滴上1~2滴蒸馏水,盖上盖玻片。
滴上清水可防止盖盖玻片时产生气泡。
低倍镜下找到花生子叶薄片的最薄处,可看到细胞中有染成橘黄色或红色圆形小颗粒。装片不宜久放。时间一长,油滴会溶解在乙醇中。
实验一 观察DNA和RNA在细胞中的分布
实验原理:DNA 绿色,RNA 红色
分布:真核生物DNA主要分布在细胞核中,线粒体和叶绿体内也含有少量的DNA;RNA主要分布在细胞质中。
实验结果: 细胞核呈绿色,细胞质呈红色.实验二 物质鉴定
还原糖 + 斐林试剂~砖红色沉淀
脂 肪 + 苏丹III ~橘黄色
脂 肪 + 苏丹IV~ 红色
蛋白质 + 双缩脲试剂 ~紫色反应
1、还原糖的检测
(1)材料的选取:还原糖含量高,白色或近于白色,如苹果,梨,白萝卜。
(2)试剂:斐林试剂(甲液:0.1g/mL的NaOH溶液,乙液:0.05g/mL的CuSO4溶液),现配现用。(3)步骤:取样液2mL于试管中→加入刚配的斐林试剂1mL(斐林试剂甲液和乙液等量混合均匀后再加入)→水浴加热2min左右→观察颜色变化(白色→浅蓝色→砖红色)
★模拟尿糖的检测
1、取样:正常人的尿液和糖尿病患者的尿液
2、检测方法:斐林试剂(水浴加热)或班氏试剂或尿糖试纸
3、结果:(用斐林试剂检测)试管内发生出现砖红色沉淀的是糖尿病患者的尿液,未出现砖红色沉淀的是正常人的尿液。
4、分析:因为糖尿病患者的尿液中含有还原糖,与斐林试剂发生反应产生砖红色沉淀,而正常人尿液中无还原糖,所以没有发生反应。
2、脂肪的检测
(1)材料的选取:含脂肪量越高的组织越好,如花生的子叶。
(2)步骤: 制作切片(切片越薄越好)将最薄的花生切片放在载玻片中央
↓
染色(滴苏丹Ⅲ染液2~3滴切片上→2~3min后吸去染液→滴体积分数50%的酒精洗去浮色→吸去多余的酒精)
↓
制作装片(滴1~2滴清水于材料切片上→盖上盖玻片)
↓
镜检鉴定(显微镜对光→低倍镜观察→高倍镜观察染成橘黄色的脂肪颗粒)
3、蛋白质的检测
(1)试剂:双缩脲试剂(A液:0.1g/mL的NaOH溶液,B液:0.01g/mL的CuSO4溶液)
(2)步骤:试管中加样液2mL→加双缩脲试剂A液1mL,摇匀→加双缩尿试剂B液4滴,摇匀→观察颜色变化(紫色)考点提示:
(1)常见还原性糖与非还原性糖有哪些?
葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原性糖;淀粉、蔗糖、纤维素都是非还原性糖。
(2)还原性糖植物组织取材条件?
含糖量较高、颜色为白色或近于白色,如:苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜等。
(3)研磨中为何要加石英砂?不加石英砂对实验有何影响?
加石英砂是为了使研磨更充分。不加石英砂会使组织样液中还原性糖减少,使鉴定时溶液颜色变化不明显。
(4)斐林试剂甲、乙两液的使用方法?混合的目的?为何要现混现用?
混合后使用;产生氢氧化铜;氢氧化铜不稳定。
(5)还原性糖中加入斐林试剂后,溶液颜色变化的顺序为: 浅蓝色 棕色 砖红色
(6)花生种子切片为何要薄? 只有很薄的切片,才能透光,而用于显微镜的观察。
(7)转动细准焦螺旋时,若花生切片的细胞总有一部分清晰,另一部分模糊,其原因一般是什么?
切片的厚薄不均匀。
(8)脂肪鉴定中乙醇作用? 洗去浮色。
(9)双缩脲试剂A、B两液是否混合后用?先加A液的目的。怎样通过对比看颜色变化?
不能混合;先加A液的目的是使溶液呈碱性;先留出一些大豆组织样液做对比。
实验三 观察叶绿体和细胞质流动
1、材料:新鲜藓类叶、黑藻叶或菠菜叶,口腔上皮细胞临时装片
2、原理:叶绿体在显微镜下观察,绿色,球形或椭球形。
用健那绿染液染色后的口腔上皮细胞中线粒体成蓝绿色,细胞质接近无色。
知识概要:
取材 制片 低倍观察 高倍观察
考点提示:
(1)为什么可直接取用藓类的小叶,而不能直接取用菠菜叶?
因为藓类的小叶很薄,只有一层细胞组成,而菠菜叶由很多层细胞构成。
(2)取用菠菜叶的下表皮时,为何要稍带些叶肉?
表皮细胞除保卫细胞外,一般不含叶绿体,而叶肉细胞含较多的叶绿体。
(3)怎样加快黑藻细胞质的流动速度?最适温度是多少?
进行光照、提高水温、切伤部分叶片;25℃左右。
(4)对黑藻什么部位的细胞观察,所观察到的细胞质流动的现象最明显?
叶脉附近的细胞。
(5)若视野中某细胞中细胞质的流动方向为顺时针,则在装片中该细胞的细胞质的实际流动方向是怎样的?
仍为顺时针。
(6)是否一般细胞的细胞质不流动,只有黑藻等少数植物的细胞质才流动?
否,活细胞的细胞质都是流动的。
(7)若观察植物根毛细胞细胞质的流动,则对显微镜的视野亮度应如何调节?
视野应适当调暗一些,可用反光镜的平面镜来采光或缩小光圈。
(8)在强光照射下,叶绿体的向光面有何变化?叶绿体的受光面积较小有一面面向光源。
实验四 观察有丝分裂
1、材料:洋葱根尖(葱,蒜)
2、步骤:
(一)洋葱根尖的培养
(二)装片的制作
制作流程:解离→漂洗→染色→制片
1.解离: 药液: 质量分数为15%的盐酸,体积分数为95%的酒精(1 : 1混合液).时间: 3~5min.目的: 使组织中的细胞相互分离开来.2.漂洗: 用清水漂洗约10min.目的: 洗去药液,防止解离过度,并有利于染色.3.染色: 用质量浓度为0.01g / mL或0.02g / mL的龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)染色3~ 5min 目的: 使染色体着色,利于观察.4.制片: 将根尖放在载玻片上,加一滴清水,并用镊子把根尖弄碎,盖上盖玻片,在盖玻片上再加一片载玻片.然后用拇指轻轻地按压载玻片.目的: 使细胞分散开来,有利于观察.(三)观察
1、先在低倍镜下找到根尖分生区细胞:细胞呈正方形,排列紧密,有的细胞正在分裂。
2、换高倍镜下观察:分裂中期→分裂前、后、末期→分裂间期。(注意各时期细胞内染色体形态和分布的特点)。其中,处于分裂间期的细胞数目最多。
考点提示:
(1)培养根尖时,为何要经常换水?
增加水中的氧气,防止根进行无氧呼吸造成根的腐烂。
(2)培养根尖时,应选用老洋葱还是新洋葱?为什么?
应选用旧洋葱,因为新洋葱尚在休眠,不易生根。
(3)为何每条根只能用根尖?取根尖的最佳时间是何时?为何?
因为根尖分生区的细胞能进行有丝分裂;上午10时到下午2时;因为此时细胞分裂活跃。
(4)解离和压片的目的分别是什么?压片时为何要再加一块载玻片?
解离是为了使细胞相互分离开来,压片是为了使细胞相互分散开来;再加一块载玻片是为了受力均匀,防止盖玻片被压破。
(5)若所观察的组织细胞大多是破碎而不完整的,其原因是什么?
压片时用力过大。
(6)解离过程中盐酸的作用是什么?丙酮可代替吗?
分解和溶解细胞间质;不能,而硝酸可代替。
(7)为何要漂洗?
洗去盐酸便于染色。
(8)细胞中染色最深的结构是什么?
染色最深的结构是染色质或染色体。
(9)若所观察的细胞各部分全是紫色,其原因是什么?
染液浓度过大或染色时间过长。
(10)为何要找分生区?分生区的特点是什么?能用高倍物镜找分生区吗?为什么?
因为在根尖只有分生区的细胞能够进行细胞分裂;分生区的特点是:细胞呈正方形,排列紧密,有的细胞处于分裂状态;不能用高倍镜找分生区,因为高倍镜所观察的实际范围很小,难以发现分生区。
(11)分生区细胞中,什么时期的细胞最多?为什么?
间期;因为在细胞周期中,间期时间最长。
(12)所观察的细胞能从中期变化到后期吗?为什么?
不能,因为所观察的细胞都是停留在某一时期的死细胞。
(13)观察洋葱表皮细胞能否看到染色体?为什么?
不能,因为洋葱表皮细胞一般不分裂。
(14)若观察时不能看到染色体,其原因是什么?
没有找到分生区细胞;没有找到处于分裂期的细胞;染液过稀;染色时间过短。
实验五 比较酶和Fe3+的催化效率
考点提示:
(1)为何要选新鲜的肝脏?
因为在不新鲜的肝脏中,过氧化氢酶的活性会由于细菌的破坏而降低。
(2)该实验中所用试管应选较粗的还是较细的?为什么?
应选用较粗的,因为在较细的试管中容易形成大量的气泡,而影响卫生香的复燃。
(3)为何要选动物的肝脏组织来做实验,其他动植物的组织的研磨液能替代吗?
因为肝脏组织中过氧化氢酶含量较丰富;其它动植物组织也含有少量的过氧化氢酶,所以能够替代。
(4)相同质量的块状肝脏和肝脏研磨液,哪一个催化效果好?为什么?
研磨液效果好;因为它增加过氧化氢酶与过氧化氢的接触面积。
(5)滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时,可否共用下个吸管?为什么?
不可共用,防止过氧化氢酶与氯化铁混合,而影响实验效果。
实验六 色素的提取和分离
1、原理:叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂丙酮或无水乙醇--提取色素
各色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上扩散速度不同--分离色素
2、步骤:
(1)提取色素
研磨
(2)制备滤纸条
(3)画滤液细线:均匀,直,细,重复若干次
(4)分离色素:不能让滤液细线触及层析液
(5)观察和记录: 结果滤纸条上从上到下依次为:橙黄色(胡萝卜素)、黄色(叶黄素)、蓝绿色(叶绿素a)、黄绿色(叶绿素b).考点提示:
(1)对叶片的要求?为何要去掉叶柄和粗的时脉?
绿色、最好是深绿色。因为叶柄和叶脉中所含色素很少。
(2)二氧化硅的作用?不加二氧化硅对实验有何影响?
为了使研磨充分。不加二氧化硅,会使滤液和色素带的颜色变浅。
(3)丙酮的作用?它可用什么来替代?用水能替代吗?
溶解色素。它可用酒精等有机溶剂来代替,但不能用水来代替,因为色素不溶于水。
(4)碳酸钙的作用?不加碳酸钙对实验有何影响?
保护色素,防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏。不加碳酸钙,滤液会变成黄绿色或褐色。
(5)研磨为何要迅速?要充分?过滤时为何用布不用滤纸? 研磨迅速,是为了防止丙酮大量挥发;只有充分研磨,才能使大量色素溶解到丙酮中来。色素不能通过滤纸,但能通过尼龙布。
(6)滤纸条为何要剪去两角? 防止两侧层析液扩散过快。
(7)为何不能用钢笔或圆珠笔画线? 因为钢笔水或圆珠笔油中含有其它色素,会影响色素的分离结果。
(8)滤液细线为何要直?为何要重画几次?
防止色素带的重叠;增加色素量,使色素带的颜色更深一些。
(9)滤液细线为何不能触到层析液?
防止色素溶解到层析液中。
(10)滤纸条上色素为何会分离?
由于不同的色素在层析液中的溶解度不同,因而它们随层析液在滤纸条上的扩散速度就不同。
(11)色素带最宽的是什么色素?它在层析液中的溶解度比什么色素大一些?
最宽的色素带是叶绿素a,它的溶解度比叶绿素b大一些。
(12)滤纸条上相互间距最大的是哪两种色素? 胡萝卜素和叶黄素。
(13)色素带最窄的是第几条色素带?为何?
第一条色素带,因为胡萝卜素在叶绿体的四种色素中含量最少。
实验七 观察质壁分离和复原
1、条件:细胞内外溶液浓度差,活细胞,大液泡
2、材料:紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞(具紫色大液泡),质量浓度0.3g/mL的蔗糖溶液,清水等。
3、步骤:制作洋葱鳞片叶外表皮细胞临时装片→观察→盖玻片一侧滴蔗糖溶液,另一侧用吸水纸吸引→观察(液泡由大到小,颜色由浅变深,原生质层与细胞壁分离)→盖玻片一侧滴清水, 另一侧用吸水纸吸引→观察(质壁分离复原)
4、结论: 细胞外溶液浓度 > 细胞内溶液浓度,细胞失水 质壁分离 细胞外溶液浓度 < 细胞内溶液浓度,细胞吸水 质壁分离复原
知识概要:制片 观察 加液 观察 加水 观察
考点提示:
(1)洋葱为何要选紫色的?若紫色过淡怎么办?
紫色的洋葱有紫色的大液泡,便于观察液泡的大小变化;缩小光圈,使视野变暗些。
(2)洋葱表皮应撕还是削?为何?
表皮应撕不能削,因为削的表皮往往太厚。
(3)植物细胞为何会出现质壁分离? 动物细胞会吗?
当细胞失去水分时,其原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性;动物细胞不会发生质壁分离,因为动物细胞没有细胞壁。
(4)质壁分离时,液泡大小和颜色的变化?复原时呢?
细胞发生质壁分离时,液泡变小,紫色加深;当细胞质壁分离复原时,液泡变大,紫色变浅。
(5)若发生质壁分离后的细胞,不能发生质壁分离复原,其原因是什么?
细胞已经死亡(可能是外界溶液浓度过大,细胞失水过多或质壁分离时间过长)
(6)高倍镜使用前,装片如何移动?
若要把视野中上方的物像移到视野的正中心,则要将装片继续向上移动。若要把视野中左方的物像移到视野的正中心,则要将装片继续向左方移动,因为显微镜视野 中看到的是倒像。
(7)换高倍物镜后,怎样使物像清晰?视野明暗度会怎样变化?如何调亮?
换高倍物镜后,应调节细准焦螺旋使物像变得清晰;视野会变暗,可调大光圈或改用反光镜的凹面镜来使视野变亮。
(8)所用目镜、物镜的长度与放大倍数的关系?
目镜越长,放大倍数越小;物镜越长,放大倍数越大。
(9)物像清晰后,物镜与载玻片之间的距离和放大倍数的关系?
物镜与载玻片之间的距离越小,放大倍数越大。
(10)总放大倍数的计算方法?放大倍数具体指面积的放大倍数还是长度的放大倍数?
总放大倍数等于目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积;放大倍数是指细小物体长度或宽度的放大倍数。
(11)放大倍数与视野中细胞大小、多少、视野明暗的关系?
放大倍数越大,视野中细胞越大、数目越少、视野越暗。
(12)更换目镜,若异物消失,则异物在目镜上;更换物镜,若异物消失,则异物在物镜上、移动载玻片,若异物移动,则异物在载玻片上。
(13)怎样利用质壁分离现象来测定植物细胞液的浓度? ①配制一系列浓度从小到大的蔗糖溶液 ②分别用以上不同浓度的溶液制成某植物细胞的临时装片 ③用显微镜观察某植物细胞是否发生质壁分离。某植物细胞液的浓度就介于不能引起质壁分离的浓度和能引起质壁分离的浓度之间。
实验八 DNA的粗提取与鉴定
考点提示:
(1)鸡血能用猪血代替吗?为什么?
不能,因为哺乳动物的红细胞中没有细胞核,不能提取DNA。
(2)鸡血中为何要加柠檬酸钠?为何要弃去鸡血细胞的上清液?
防止血液凝固;因为上清液是血浆,不含细胞和DNA。
(3)胀破细胞的方法?能用生理盐水吗?
向血细胞中加入蒸馏水,使细胞大量吸水而胀破;不能用生理盐水,因为血细胞在蒸馏水中不能吸收水分。
(4)该实验中最好应用玻璃烧杯还是塑料烧杯?为什么?
最好用塑料烧杯,因为玻璃烧杯容易吸附DNA。
(5)前后三次过滤时,所用纱布的层数分别是多少?为什么?
第一次用一层纱布,有利于核物质透过纱布进入滤液;第二次用多层纱布,能防止DNA丝状物透过纱布进入滤液;第三次用两层纱布,既有利于DNA透过纱布,又能防止其它杂质透过纱布。
(6)若实验中所得黏稠物太少,其原因是什么?
第一次加蒸馏水过少,细胞未充分胀破;第二次加蒸馏水过多或过少;第一次过滤用了多层纱布;第二次过滤用了一层纱布。
(7)两次加入蒸馏水的目的分别是什么?
第一次是为了使血细胞吸水胀破;第二次是为了降低氯化钠的浓度,有利于DNA有析出。
(8)实验中搅拌溶液时,为何总要沿一个方向搅拌?
防止DNA分子受到损伤。
(9)两次析出DNA的方法分别是什么?原理分别是什么?
第一次是加蒸馏水,降低氯化钠的浓度,促使DNA析出;第二次是加入冷酒精,因为DNA不溶于酒精溶液。
(10)三次溶解DNA的液体分别是什么?原理分别是什么?
第一次、第二次都是用浓度为2mol/L的氯化钠溶液,第三次用的是0.015mol/L(或2 mol/L)的氯化钠溶液。其原理是DNA在氯化钠中的溶解度,是随着氯化钠的浓度的变化而改变的。当氯化钠的物质的量浓度为0.14mol/L时,DNA的溶解度最低。2mol/L的氯化钠溶液和0。015mol/L的氯化钠溶液对DNA的溶解度都比较高。
(11)鉴定DNA时为何要用两支试管?其现象分别是什么?
其中不加DNA的试管起对照作用。该试管溶液不变色,另一支加有DNA的试管溶液变蓝色。
实验九 探究酵母菌的呼吸方式
1、原理: 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,产生二氧化碳和水:
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O6→CO2 + 12H2O + 能量
在无氧条件下进行无氧呼吸,产生酒精和少量二氧化碳:
C6H12O6→ 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量
2、装置:(见课本)
3、检测:(1)检测CO2的产生:使澄清石灰水变浑浊,或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
(2)检测酒精的产生:橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与酒精发生反应,变成灰绿色。
实验十 观察细胞的减数分裂
1、目的要求:通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片,识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。
2、材料用具:蝗虫精母细胞减数分裂固定装片,显微镜。
3、方法步骤:
(1)在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片,识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。
(2)先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞,再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目。
4、讨论:(1)如何判断视野中的一个细胞是处于减数第一次分裂还是减数第二次分裂?
(2)减数第一次分裂与减数第二次分裂相比,中期细胞中的染色体的不同点是什么?末期呢?
实验十一 低温诱导染色体加倍
1、原理:用低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,以致影响染色体被拉向两极,细胞也不能分裂成两个子细胞,于是,植物细胞染色体数目发生变化。
2、方法步骤:
(1)洋葱长出约1cm左右的不定根时,放入冰箱的低温室内(4℃),诱导培养36h。
(2)剪取诱导处理的根尖约0.5~1cm,放入卡诺氏液中浸泡0.5~1 h,以固定细胞的形态,然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
(3)制作装片:解离→漂洗→染色→制片
(4)观察,比较:视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞.3、讨论:秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,这两种方法在原理上有什么相似之处?
实验十二 调查常见的人类遗传病
1、要求:调查的群体应足够大;选取群体中发病率较高的单基因遗传病。如红绿色盲、白化病、高度近视(600度以上)等.2、方法: 分组调查,汇总数据,统一计算.3、计算公式:某种遗传病的发病率=×100%
4、讨论: 所调查的遗传病的遗传方式, 发病率是否与有关资料相符, 分析原因.实验十三 探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用
1、常用的生长素类似物:NAA(萘乙酸), 2,4-D, IPA(苯乙酸).IBA(吲哚丁酸)等
2、方法:
①浸泡法:把插条的基部浸泡在配置好的溶液中,深约3cm,处理几小时或一天。处理完毕就可以扦插了。这种处理方法要求溶液的浓度较低,并且最好是在遮荫和空气湿度较高的地方进行处理。
②沾蘸法:把插条的基部在浓度较高的药液中蘸一下(约5s),深约1.5cm即可。
3、预实验:先设计一组浓度梯度较大的实验进行探索,在此基础上设计细致的实验.4、实验设计的几项原则: ①单一变量原则(只有溶液的浓度不同);②等量原则(控制无关变量,即除溶液的浓度不同外,其他条件都相同);③重复原则(每一浓度处理3~5段枝条);④对照原则(相互对照、空白对照);⑤科学性原则
实验十四 探究培养液中酵母菌数量的动态变化
1、培养酵母菌(温度、氧气、培养液):可用液体培养基培养
2、计数:血球计数板(2mm×2mm方格,培养液厚0.1mm)
3、推导计算
4、讨论:根据7天所统计的酵母菌种群数量画出酵母菌种群数量的增长曲线;推测影响影响酵母菌种群数量变化的因素。
实验十五 土壤中动物类群丰富度的研究
1、丰富度的统计方法通常有两种:记名计算法和目测估计法
记名计算法:指在一定面积的样地中,直接数出各种群的个体数目,这一般用于个体较大,种群数量有限的群落。
目测估计法:按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少。等级的划分和表示方法有:“非常多、多、较多、较少、少、很少”等等。
2、设计数据收集和统计表,分析所搜集的数据。
实验十六 种群密度的取样调查
考点提示:
(1)什么是种群密度的取样调查法?
在被调查种群的生存环境内,随机选取若干个样方,以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度。
(2)为了便于调查工作的进行,在选择调查对象时,一般应选单子叶植物,还是双子叶植物?为什么?
一般应选双子叶植物,因为双子叶植物的数量便于统计。
(3)在样方中统计植物数目时,若有植物正好长在边线上,应如何统计?
只计算该样方相邻的两条边上的植物的数目。
(4)在某地域中,第一次捕获某种动物M只,标志后放回原处。第二次捕获N只,其中含标志个体Y只,求该地域中该种动物的总数。MN/Y
(5)应用上述标志重捕法的条件有哪些?①标志个体在整个调查种群中均匀分布,标志个体和未标志个体都有同样被捕的机会。②调查期中,没有迁入或迁出。③没有新的出生或死亡。
实验十:胡萝卜的组织培养
一、实验目的:
胡萝卜是细胞和组织培养中常用的经典材料,是教学实验的良好材料。通过本实验实训,要求学生熟悉胡萝卜离体根培养的基本方法和步骤,掌握愈伤组织诱导的基本技能。
二、实验原理:
植物体的茎,根,叶细胞一般都具有全能性,在一定条件的营养和激素等条件下,可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上,就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽,进而发育成完整的小植株。植物组织培养的全过程,证明了分化的植物细胞,仍具有形成完整植株所需要的全部基因。
三、实验用具:超净台 解剖刀 刮皮刀 不锈钢打孔器 培养皿 温箱
四、方法步骤:
1.将胡萝卜用自来水冲洗干净,用刮皮刀除去表皮1-2mm,横切成大约10mm厚的切片。以下步骤均在无菌条件下进行。
2.胡萝卜片经70%乙醇处理30秒钟后,用无菌水冲洗一遍,再用、2%的次氯酸钠溶液浸泡10分钟,无菌水冲洗3~4次。
3.将胡萝卜片放入培养皿中,一手用镊子固定胡萝卜片,一手用打孔器垂直打孔,每个小孔打在靠近维管形成层的区域,务必打穿组织。然后从组织片中抽出打孔器,将胡萝卜组织片收集在装有无菌水的培养皿。重复打孔步骤,直至收集到足够数量的组织圆片。
4.用镊子取出组织圆片,放入培养皿中,用刀片将组织圆片切成2mm长的小块,放入装有无菌水的培养皿中。在整个操作过程中镊子和解剖刀要多次火焰消毒,冷却后再使用。
5、将胡萝卜组织小块放到灭过菌的滤纸上,吸干水分后接种到培养基表面。注意接种时培养瓶要有一定倾斜度,接种过程中镊子不要直接在培养基上方完成,以减少污染机会。
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