基础生物学实验

前言本书是在前人工作的基础上，根据我国高等院校面向21世纪的《生物学教学大纲》的要求，结合我省的自然状况及我校教学的实际情况，并总结了我们多年的教学和科研经验编写而成。本书面向植物类非生物学专业学生。旨在加强学生的植物学基础理论知识，培养坚实的实验基础技能，培养独立思考与动手能力，强调综合性与创新性。全书共15个实验，包括验证性的观察性实验、综合观察分析及设计性或创新性实验，从微观到宏观，从细胞、组织、器官、个体、类群，从形态结构到分类进化及其与环境的关系、植物的多样性观察，进一步理解植物体结构与功能的适应性及植物与环境的统一性。本实验指导书注重知识的完整性和系统性，技能或技术的基础性、综合与创新性，注重实验材料的代表性、观察对象的本地性。实验一显微镜的构造和使用、细胞基本结构和贮藏物质及组织的观察第一部分显微镜的构造和使用、细胞基本结构和贮藏物质一、实验目的1．了解普通光学显微镜的构造和各部分性能，学习和掌握显微镜的使用方法。2．学习生活细胞观察方法，掌握植物细胞基本结构，了解质体类型及特点。3．了解植物细胞贮藏物质的主要类型和贮藏方式。4．学习临时制片方法和生物绘图方法。二、实验器具与试剂1．器具：光学显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、吸水纸、擦镜纸、纱布块。2．试剂：蒸馏水、碘液、苏丹Ⅲ三、实验材料洋葱鳞叶表皮细胞制片、柿子胚乳细胞切片、新鲜红辣椒果实、新鲜黑藻嫩枝条、新鲜白萝卜、新鲜马铃薯块茎、花生或蓖麻种子。四、实验内容（一）普通光学显微镜的构造显微镜种类繁多，结构也很复杂，但其基本结构均可分为机械部分和光学系统部分。1．机械部分：显微镜机械部分是由精密而牢固的零件组成，主要包括镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器和调焦装置等。（1）镜座：是显微镜的基座，用以支持镜体平衡，其上装有反光镜或照明光源。（2）镜柱：是镜座上面直立的短柱，连接、支持镜臂及以上的部分。（3）镜臂：弯曲如臂，上接镜筒、下接镜柱，支持载物台、聚光器和调焦装置。是取放显微镜时手握的部位。直筒显微镜镜臂和镜柱连接处有活动关节，可使显微镜在一定范围内后倾，一般不超过30°。（4）镜筒：一般长160cm～170cm。其上端放置目镜，下端与物镜转换器相连。双筒斜式的镜筒，两镜筒距离可以根据两眼距离及视力来调节。（5）物镜转换器：是固着在镜筒下端的圆盘，其上装有不同倍数的物镜。可以左右自由转动，便于更换物镜。（6）载物台：放置切片的平台，中央有一个通光孔，旁边装有固定玻片的压夹或标本移动器。有的显微镜载物台下装有聚光镜。（7）调焦装置：镜臂两侧有粗、细调焦轮各一对，旋转时可使镜筒上升或下降，以便得到清晰物像，即调焦。大的一对是粗调，每旋转一周可使镜筒升降10mm，用于低倍物镜观察；小的一对是细调，每旋转一周可使镜筒升降0.1mm，用于高倍物镜观察。使用时，必须先用低倍镜、后用高倍镜。2．光学部分由成像系统和照明系统组成。前者包括物镜和目镜，后者包括反光镜（或内置光源）、聚光器。（1）物镜：物镜是决定显微镜性能（如分辨率）的最重要部件。它将标本第一次放大成倒像。物镜放大倍数一般低倍物镜有10×、4×，高倍物镜为40×，而油镜为100×。使用油镜时，玻片与物镜之间需加入折射率大于１的香柏油作为介质。（在物镜上标有“40/0.65160/0.17”字样。40表示物镜放大倍数。0.65表示镜口率，其数值越大工作距离越小，分辨能力越高。分辨率是指显微镜能分辨两点之间最小的距离。160表示镜筒的长度。0.17表示要求盖玻片的厚度。）（2）目镜：目镜的作用是将物镜放大所成的像进一步放大，放大倍数有5×、10×、15×等。目镜内可安装“指针”，也可安装测微尺。（3）聚光器：由聚光镜和彩虹光圈（可变光栏）组成。聚光镜可以使光汇集成束，增强被检物体的照明。彩虹光圈通过拨动其操作杆，可使光圈扩大或缩小，借以调节通光量。有的聚光器下方还有一个滤光片托架，根据镜检需要可放置滤光片。构造简单的显微镜无聚光器，仅有光圈盘，其上有若干个大小不同的圆孔，使用时选择适当的圆孔对准通光孔。（4）反光镜：反光镜的作用是把光源投射来的光线向聚光镜反射。反光镜有平、凹两面，平面镜反光，凹面镜兼有反光和聚光的作用。一般前者在光线充足时使用，后者在光线不足时使用。装有内置光源的显微镜，只要打开电源开关，使用光亮调节器即可。（二）普通光学显微镜的使用1．取放：拿取显微镜时，应一只手握住镜臂，另一只手平托镜座。将显微镜放置在座位桌子左侧距桌边5～10cm处，以便腾出右侧位置进行观察记录或绘图。装配好适当的目镜或否。2．对光：对光时，先将低倍物镜对准通光孔，用左眼或双眼观察目镜。然后，调节反光镜或打开内置光源并调节光强，使镜下视野内的光线明亮、均匀又不刺眼。3．低倍镜使用：将玻片标本放置在载物台上固定好，使观察材料一定正对着通光孔中心。转动粗调焦轮下降物镜距玻片5mm处，接着用左眼（或双眼）注视镜筒，再慢慢用粗调焦轮上升物镜，直到看见清晰的物像为止。4．高倍镜使用：由于高倍镜视野范围更小，所以使用前应在低倍镜下选好欲观察的目标，并将其移至视野中央，然后转高倍镜至工作位置。高倍镜下视野变暗且物像不清晰时，可调节光亮度和细调焦轮。由于高倍镜使用时与玻片之间距离很近，因此，操作时要特别小心，以防镜头碰击玻片。5．油镜使用：在高倍镜下将要观察的部分移至视野中央，上升镜筒约1.5cm，然后转油镜至工作位置。在盖玻片要观察的位置上滴一滴香柏油，慢慢下降镜筒，使之与油滴接触，然后慢慢调节细调焦轮上升镜筒到物像清晰。因油镜工作距离非常小（约为0.2mm），所以这步操作要特别小心，防止镜头压碎玻片。6．调换玻片：观察时如需调换玻片，要将高倍镜换成低倍镜，取下原玻片，换上新玻片，重新从低倍镜开始观察。7．使用后整理：观察完毕后，上升镜筒，取下玻片，将物镜转离通光孔呈非工作状态，放上擦镜布，按原样收好显微镜。8．使用注意事项：①显微镜是精密仪器，使用时一定严格遵守操作规则，不许随意拆修。②随时保持显微镜清洁。观察临时装片时，一定要将盖玻片四周溢出的水或其他液体用吸水纸吸干净，以免污染镜头。已被污染的镜头要用镜头纸擦试。③观察时，坐姿要端正，双目同时张开，切勿睁一眼、闭一眼或用手遮挡一只眼。④观察玻片时，一定要按先低倍、后高倍物镜顺序使用。细调焦轮是在观察到物像而不够清晰时使用，切忌沿同一方向不停地转动细调焦轮。（三）细胞基本结构观察1．植物细胞基本结构取洋葱鳞叶表皮细胞制片或用新鲜材料撕取表皮制临时装片观察，可见表皮为一层细胞，其细胞多为近长方形，选择形状较规则、结构清晰的细胞移至高倍镜下观察，可分辨细胞壁、细胞质、细胞核结构。由于大液泡的形成，细胞核位于一侧，高倍镜下还可看见核仁。通过调节细调焦轮可使细胞的不同层次依次成像，加深对细胞立体结构的理解。2．质体及胞质环流（1）叶绿体：取新鲜黑藻接近茎尖的叶片制成临时装片观察，其细胞为狭长形，内含大量叶绿体。高倍镜下可观察到近叶片中脉或边缘处的某些细胞内叶绿体在循一定方向环形流动，这是叶绿体随细胞质环流的结果。（2）有色体：另用镊子取少量新鲜红辣椒靠近果皮的果肉细胞制成临时装片观察，高倍镜下可观察到细胞呈近圆形，内含许多红色颗粒，为有色体。（3）白色体：再用镊子取少量新鲜萝卜制成临时装片观察，高倍镜下细胞也呈近圆形，个别细胞内含许多白色颗粒，即为白色体。3．胞间连丝和纹孔取柿子胚乳细胞切片观察（示范），高倍镜下可观察到细胞呈多边形，初生细胞壁很厚，细胞原生质体呈圆形、往往被染成深色或制片时已丢失变成空腔。调节细调焦轮注意观察许多穿过细胞壁的细丝即胞间连丝。另外在红辣椒果皮细胞临时装片中，可见其细胞形状不规则，细胞壁很厚，壁上有小孔即为纹孔，使细胞壁呈念珠状。（四）植物细胞贮藏物质1．淀粉：切取马铃薯块茎薄片或用新鲜马铃薯切口处的浆液制成临时装片，显微镜下可见细胞内含许多卵圆形或椭圆形颗粒，即为淀粉粒。高倍镜下将光线适当调暗，可见马铃薯淀粉粒依脐点和轮纹不同有单粒、复粒和半复粒三种类型。单粒淀粉：每粒淀粉有一个脐点，围绕脐点有许多同心环，即轮纹。复粒淀粉：每粒淀粉有二个或二个以上的脐点和各自的轮纹，而无共同的轮纹层。半复粒淀粉：每粒淀粉具有二个或二个以上的脐点和各自少数的轮纹，还有共同的轮纹层。在做此临时装片时，也可滴加少许碘液，观察淀粉粒显什么颜色？2．蛋白质：贮藏蛋白质一般以糊粉粒的形式存在。用刀片将花生子叶横切，在其切面上刮取少许粉末加碘液制成临时装片，低倍显微镜下可见细胞内含许多糊粉粒，高倍镜下可见糊粉粒外为淡黄色薄膜，内含1个无色球晶体和1至数个黄褐色拟晶体。3．脂肪：同样取上述切片加苏丹Ⅲ制成临时装片，显微镜下可见细胞内有许多大小不等的球形或不规则形状的橙红色的小油滴，即脂肪。（五）临时制片方法1．清洁玻片：供显微镜观察用的标本必须用载玻片和盖玻片制成玻片。玻片除要求无色、平滑、透明度好之外，使用时应将载玻片和盖玻片用纱布擦试干净。因盖玻片极薄，注意擦试时不要用力过猛使之破碎伤手。若玻片很脏，可用酒精擦试或用碱水煮片刻，再用清水洗净擦干。2．滴水：将干净载玻片平放于桌面上，用吸管在玻片中央加一滴水（也可是其他染液），水可以保持材料呈新鲜状态，避免材料干缩，同时使物像透光均匀而显得更加清晰。3．取材：用镊子撕取或挑取新鲜材料，注意材料不要过大或过多，立即放入载玻片水中或染液中。如为表皮，要将其展平不重叠。4．加盖玻片：用镊子轻夹盖玻片的一边，使盖玻片的相对另一边先接触载玻片上的水滴，而后慢慢地把盖玻片轻轻盖在材料上，尽量避免气泡产生。如有气泡，可用镊子从盖玻片的一侧掀起，然后再慢慢重新盖上。如有水溢出盖玻片，特别是染液，一定要将其用吸水纸吸干净。5．加染液染色：染液染色也可在用水加盖玻片后进行。方法是滴一滴染液在盖玻片旁，用吸水纸在另一边吸，直到染液充满为止。良好的装片标准是：材料无皱折，不重叠，水分适宜，无气泡。（六）生物绘图方法1．要求：细胞和组织绘图是根据显微镜下的观察内容绘制的，因此，首先要充分观察了解所绘材料的特点、排列及比例。选择有代表性的、典型的部位进行绘图。客观真实地反映材料的自然状态。即生物绘图要求具备高度的科学性和真实感，形态正确、比例适当、清晰美观。2．基本步骤（1）根据绘图纸张大小和绘图的数目，安排好每个图的位置及大小，并留好注释文字和图名的位置。（2）将图纸放在显微镜右方，依观察结果，先用HB型铅笔轻轻勾一个轮廓，确认各部分比例无误后，再把各个部分勾画出来。（3）生物绘图通常采用“积点成线，积线成面”的表现手法，即用线条和圆点来完成全图。绘线条时要求所有线条都均匀、平滑，无深浅、虚实之分，无明显的起落笔痕迹，尽可能一气呵成不反复。圆点要点得圆、点得匀，其疏密程度表示不同部位颜色深浅。（4）绘好图之后，用引线和文字注明各部分名称。注字应详细、准确，且所有注字一律用平行引线向右一侧注明，同时要求所有引线右边末端在同一垂直线上。在图的下方注明该图名称，即某种植物、某个器官的某个制片和放大倍数。注意：所有绘图和注字都必须使用HB型铅笔，不可以用钢笔、圆珠笔或其他笔。五、实验报告1．绘1～2个洋葱鳞叶表皮细胞图并引线注明各部分名称。2．绘马铃薯三种类型的淀粉粒图，并引线注明。第二部分植物组织的观察一、实验目的了解各类植物组织的分布、形态结构特征、功能及相互区别。二、实验器具与试剂1．器具：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、吸水纸、擦镜纸、纱布块、滴管2．试剂：蒸馏水、碘液三、实验材料：洋葱根尖纵切制片、南瓜茎纵切制片、葡萄茎离析制片、蚕豆茎横切制片、椴树茎横切制片、杨树茎横切制片、天竺葵叶或其他叶片横切制片、天竺葵叶下表皮制片、鸢尾叶下表皮制片、新鲜白菜叶、新鲜梨果实四、实验内容1．分生组织：取洋葱根尖纵切制片（示范），在低倍镜下观察原分生组织和初生分生组织。原分生组织在根的生长点最先端，细胞体积小、细胞壁薄、细胞质浓、细胞核大，无液泡或具多数小液泡，细胞为等径的多面体。原分生组织后方区域是初生分生组织，二者之间无明显界限。注意其细胞的形状