观察根尖分生组织细胞的有丝分裂:一.实验目的:
(1)制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片
(2)观察植物细胞有丝分裂的过程,识别有丝分裂的不同时期,比较细胞周期不同时期的时间长短。
(3)绘制植物细胞有丝分裂简图。
二.实验原理:
(1)在高等植物体内,有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。由于各个细胞的分裂是独立进行的,因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。
(2)染色体容易被碱性染料(如龙胆紫溶液)着色,通过在高倍显微镜下观察各个时期细胞内染色体(或染色质)的存在状态,就可判断这些细胞处于有丝分裂的哪个时期,进而认识有丝分裂的完整过程。
(3)细胞的分裂具有独立性:同一组织的不同细胞,在同一时间内可处于细胞周期的不同分裂时期。
三.实验步骤:
(1)洋葱根尖培养:课前3-4d,将洋葱放在盛满清水的广口瓶上,让底都接触水,放置温暖处,待根长至5cm时取用。
(2)制作临时装片 (解离→漂洗→染色→制片)
(3)观察:先用低倍镜观察,找到分生区。分生区细胞的特点是细胞呈正方形,排列紧密。然后把观察目标移到视野中央,再换高倍镜观察有丝分裂各个时期的细胞图像。
知识点拨:
1、制作好洋葱根尖有丝分裂装片的关键有以下几点:
(1)剪取洋葱根尖材料时,应该在洋葱根尖细胞一天之中分裂最活跃的时间;
(2)解离时,要将根尖细胞杀死,细胞间质被溶解,使细胞容易分离;
(3)压片时,用力的大小要适当,要使根尖被压平,细胞分散开。
2、操作要点
(1)解离:
①通过解离将细胞杀死,使细胞停留在不同的分裂时期。
②解离的目的是使组织细胞相互分离开。
③解离时间不宜过长或过短:过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏;过短使根尖细胞解离不充分,不能相互分离开。
(2)漂洗:漂洗一定要彻底,防止残留的解离液继续破坏细胞,同时盐酸也影响染色和腐蚀镜头。
(3)染色:染色液的浓度和染色时间必须掌握好,应注意染色不能过深,否则镜下一片紫色,无法观察。
(4)压片:用力要恰当均匀,过重可能将组织压烂' 过轻则不能将细胞分散开。
(5)显微镜下观察的都是死细胞,不能看到细胞分裂的动态变化,若视野中找不到某一时期的细胞,可通过移动装片从邻近的区域中找。
知识拓展:
1、“酒精”在不同实验中的作用:
(1)体积分数95﹪的酒精:与质量分数15%的HCI 溶液按1:1的体积比混合作解离液,用于观察根尖分生组织细胞有丝分裂的实验。
(2)体积分数50﹪的酒精:检测生物组织中(如花生子叶切片)脂肪实验中,用于洗去苏丹Ⅲ染色剂染色后切片上的浮色。
(3)无水乙醇:叶绿体中色素提取与分离实验中用作色素提取剂。
(4)质量分数70%的酒精:常用作实验材料或消毒剂。
2、与细胞分裂有关的细胞器:
细胞器名称 |
细胞类型 |
时期 |
生理作用 |
核糖体 |
动物、植物 |
整个时期,但是主要是间期 |
各种蛋白质(组成染色体的蛋白质和细胞内的其他蛋白质)的合成 |
中心体 |
动物、低等植物 |
前期 |
纺锤体的形成 |
高尔基体 |
植物 |
末期 |
细胞壁的形成 |
线粒体 |
动物、植物 |
整个时期 |
提供能量 |
显微镜的使用方法:
1、结构:
2、显微镜的使用过程:
(1)显微镜的取送:
①右手握镜臂;
②左手托镜座;
③置于胸前。
(2)显微镜的旋转:
①镜筒朝前,镜臂朝后;
②置于观察者座位前的桌子上,偏向身体左侧,便于左眼向目镜内观察;
③置于桌子内侧,距桌沿5cm左右。
(3)对光:
①转动粗准焦螺旋,使镜筒徐徐上升,然后转动转换器,使低倍物镜对准通光孔;
②用手指转动遮光器(或片状光圈),使最大光圈对准通光孔,左眼向目镜内注视,同时转动反光镜,使其朝向光源,使视野内亮度均匀合适。
(4)低倍物镜的使用:
①用手转动粗准焦螺旋,使镜筒徐徐下降,同时两眼从侧面注视物镜镜头,当物镜镜头与载物台的玻片相距2~3mm时停止。
②用左眼向目镜内注视(注意右眼应该同时睁着),并转动粗准焦螺旋,使镜筒徐徐上升,直到看清物象为止。如果不清楚,可调节细准焦螺旋,至清楚为止。
(5)高倍物镜的使用:使用高倍物镜之前,必须先用低倍物镜找到观察的物象,并调到视野的正中央,然后转动转换器再换高倍镜。换用高倍镜后,视野内亮度变暗,因此一般选用较大的光圈并使用反光镜的凹面,然后调节细准焦螺旋。观看的物体数目变少,但是体积变大。
(6)反光镜的使用:反光镜通常与遮光器(或光圈)配合使用,以调节视野内的亮度。反光镜有平面和凹面。对光时,如果视野光线太强,则使用反光镜的平面,如果光线仍旧太强,则同时使用较小的光圈;反之,如果视野内光线较弱,则使用较大的光圈或使用反光镜的凹面。
知识点拨:
(1)进行显微镜对光时,应转动反光镜或是光圈,使视野明亮,便于使用高倍镜观察。
(2)制作临时装片时,如果观察的是植物细胞,在载玻片上滴加清水;如果观察人的口腔上皮细胞,需要滴加质量分数为0.9%的NaCl溶液。
(3)无论选取动物组织细胞还是植物组织细胞,一定要量少,并且要在载玻片上将观察材料展开,以便于观察。
(4)观察时,要遵循先在低倍镜下观察清楚,将物像移至视野中央,再转换高倍镜进行观察的顺序。在使用高倍镜进行观察时,不能转动粗准焦螺旋。
知识拓展:
1、低倍镜换高倍镜后细胞数目的计算:
(1)放大倍数问题 放大倍数是指物像的大小与物体大小的比例。显微镜的放大倍数=物镜倍数×目镜倍数。放大倍数指的是物体的宽度或长度的放大倍数,而不是面积或体积的放大倍数。
(2)放大倍数的变化与视野中细胞数目的变化关系:
①若视野中细胞成单行,计算时只考虑长度,可根据看到的细胞数量与放大倍数成反比的规律进行计算。如:在显微镜放大倍数为40倍时看到m个细胞,放大倍数变成400倍时看到的细胞数日=m÷(400÷40)=m/10(个)。
②若视野中细胞均匀分布,可根据看到的细胞数目与放大倍数的平方成反比的规律进行计算。如:在显微镜放大倍数为40倍时看到m个均匀分布的细胞,放大倍数变为400倍时看到的细胞数日=m÷(400÷40)2=m/100(个)。
2、显微镜的放大径向放大,放大倍数是目镜与物镜放大倍数的乘积,且放大的是长和宽不是面积。
3、目镜和物镜的比较:
(1)目镜越长,放大倍数越小,反之放大倍数越大;
(2)物镜上有螺纹,物镜越长放大倍数越大,物象清晰时距离装片越近。
4、污点位置分析:
(1)污点的位置可能有三个:物镜、目镜或装片。
(2)判断方法:先移动装片,若污点移动说明污点在装片上。若不移动,再转动目镜,若污点也转动说明污点在目镜上。若污点不转动,在转动转换器换用其他物镜,若污点消失,说明污点在物镜上。
5、成像:
(1)显微镜的成像特点是倒像,相当于把标本水平转180度后所呈现的状态。如“b”成的物象是“q”。
(2)将物象移到视野中央时,物象在“左下方”就将装片向“左下方”移动,即在哪往哪移。
6、高倍镜、低倍镜与视野大小、明暗的关系:
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高倍镜 |
大 |
少 |
暗 |
近 |
小 |
低倍镜 |
小 |
多 |
亮 |
远 |
大 |
科学研究方法:
1、假说——演绎法
①提出假设
②演绎就是推理
③实验验证假设和推理
④得出结论
2、同位素示踪法:同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法
3、科学的研究方法包括:归纳法、类比推理法、实验法和演绎法。
①归纳法:是从个别性知识,引出一般性知识的推理,是由已知真的前提,引出可能真的结论。它把特性或关系归结到基于对特殊的代表(token)的有限观察的类型;或公式表达基于对反复再现的现象的模式(pattern)的有限观察的规律。
②类比推理法:类比推理这是科学研究中常用的方法之一。类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同,从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。它是以关于两个事物某些属性相同的判断为前提,推出两个事物的其他属性相同的结论的推理。
③实验法:通过试验的论证得出所需数据,进行分析后得出结论。分为:化学物质的检测方法;实验结果的显示方法;实验条件的控制方法;实验中控制温度的方法
④演绎法:从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。演绎法得出的结论正确与否,有待于实践检验。它只能从逻辑上保证其结论的有效性,而不能从内容上确保其结论的真理性。也可以从逻辑思维,逆向思维和想象思维延伸到其结论该以反证明。
4、实验必须遵守的原则:
①设置对照原则:空白对照;条件对照;相互对照;自身对照。
②单一变量原则;
③平行重复原则
5、实验的特性:对照,统一性质。提出问题;设计方案;讨论结果;分析问题。分为科学实验;验证性实验;对照实验等。
知识拓展:
1、生物学的历史研究进展和相关实验的叙述。
(1)孟德尔的假说——演绎法叙述
①提出假设(如孟德尔根据亲本杂交实验,得到F1,Aa这对基因是独立的,在产生配子时相互分离。这里假设的是一对等位基因的情况);
②演绎就是推理(如果这个假说是正确的,这样F1会产生两种数量相等的配子,这样测交后代应该会产生两种数量相等的类型);
③最后实验验证假设和推理(测交实验验证,结果确实产生了两种数量相等的类型);
④最后得出结论(就是分离定律)
(2)遗传物质验证的三个实验:肺炎双球菌的转化实验;噬菌体侵染细菌的实验;烟草花叶病毒的重组实验
(3)酶发现过程中的实验:
①1777年,苏格兰医生史蒂文斯从胃里分离一种液体(胃液),并证明了食物的分解过程可以在体外进行。
②1834年,德国博物学家施旺把氯化汞加到胃液里,沉淀出一种白色粉末。除去粉末中的汞化合物,把剩下的粉末溶解,得到了一种浓度非常高的消化液,他把这粉末叫作“胃蛋白酶”(希腊语中的消化之意)。同时,两位法国化学家帕扬和佩索菲发现,麦芽提取物中有一种物质,能使淀粉变成糖,变化的速度超过了酸的作用,他们称这种物质为“淀粉酶制剂”(希腊语的“分离”)。科学家们把酵母细胞一类的活动体酵素和像胃蛋白酶一类的非活体酵素作了明确的区分。
③1878年,德国生理学家库恩提出把后者叫作“酶”。
④1897年,德国化学家毕希纳用砂粒研磨酵细胞,把所有的细胞全部研碎,并成功地提取出一种液体。他发现,这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。这个实验证明了活体酵素与非活体酵素的功能是一样的。因此,“酶”这个词现在适用于所有的酵素,而且是使生化反应的催化剂。由于这项发现,毕希纳获得了1907年诺贝尔化学奖
(4)生长素的发现实验:植物的向光生长和胚芽鞘实验
2、同位素示踪方法的应用,使人们可以从分子水平动态地观察生物体内或细胞内生理、生化过程,认识生命活动的物质基础。例如,用C、O等同位素研究光合作用,可以详细地阐明叶绿素如何利用二氧化碳和水,什么是从这些简单分子形成糖类等大分子的中间物,以及影响每步生物合成反应的条件等。
3、放射性同位素示踪技术,是分子生物学研究中的重要手段之一,对蛋白质生物合成的研究,从DNA复制、RNA转录到蛋白质翻译均起了很大的作用。最近邻序列分析法应用同位素示踪技术结合酶切理论和统计学理论,研究证实了DNA分子中碱基排列规律,在体外作合成DNA的实验:分四批进行,每批用一种不同的32P标记脱氧核苷三磷酸,32P标记在戊糖5'C的位置上,在完全条件下合成后,用特定的酶打开5'C-P键,使原碱基上通过戊糖5'C相连的32P移到最邻近的另一单核苷酸的3'C上。用最近邻序列分析法首次提出了DNA复制与RNA转录的分子生物学基础,从而建立了分子杂交技术,例如以噬体T2-DNA为模板制成[32P]RNA,取一定量T2-DNA和其它一些DNA加入此[32P]RNA中,经加热使DNA双链打开,并温育,用密度梯度离心或微孔膜分离出DNA-[32P]RNA复合体测其放射性,实验结果只有菌体T2的DNA能与该[32P]RNA形成放射性复合体。从而证明了RNA与DNA模板的碱基呈特殊配对的互补关系,用分子杂交技术还证实了从RNA到DNA的逆转录现象。
4、放射性同位素示踪技术对分子生物学的贡献还表现在:
a、对蛋白质合成过程中三个连续阶段,即肽链的起始、延伸和终止的研究;
b、核酸的分离和纯化;
c、核酸末端核苷酸分析,序列测定;
d、核酸结构与功能的关系;
e、RNA中的遗传信息如何通过核苷酸的排列顺序向蛋质中氨基酸传递的研究等等。
为了更好地应用放射性同位素示踪技术,除了有赖于示踪剂的高质量和核探测器的高灵敏度外,关键还在于有科学根据的设想和创造性的实验设计以及各种新技术的综合应用。