在高中生物學的教學中，通過切實可行的實驗研究方法，深入認識細胞結(jié)構(gòu)和功能，是十分必要的。這主要包括使用顯微鏡觀察和分級離心等技術(shù)的運用。
一、細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察——顯微鏡觀察法
顯微鏡是中學生物實驗教學中的最常用的儀器。熟練地使用高倍顯微鏡觀察不同細胞的結(jié)構(gòu)和功能，是高中生物課程標準要求的重要的實驗操作技能。
1 顯微鏡的結(jié)構(gòu)和使用原則
1.1 顯微鏡結(jié)構(gòu)和功能的熟悉
目鏡長度與放大倍數(shù)成“反比”，即目鏡越長，放大倍數(shù)越小；目鏡越短，放大倍數(shù)越大。
物鏡長度與放大倍數(shù)成“正比”，即鏡頭越長，放大倍數(shù)越大。
焦距調(diào)好后，鏡頭與蓋玻片的距離越遠，物鏡越短，放大倍數(shù)越�。环粗�，放大倍數(shù)越大。
顯微鏡的放大倍數(shù)為目鏡放大倍數(shù)與物鏡放大倍數(shù)的乘積。
顯微鏡下視野（是指在顯微鏡下一次所能觀察到的被檢玻片標本的范圍）中所看到的物象為真實物象的倒立放大的虛象。
由于低倍物鏡的通光量比高倍物鏡的通光量大，所以低倍鏡下的視野較明亮；而高倍物鏡下，雖然放大倍數(shù)大，實際觀察到的標本區(qū)域小，視野較暗
例1 使用顯微鏡時，所選用的物鏡倍數(shù)愈大，則下列哪一項敘述不正確？ （C ）
A．物鏡前端愈接近玻片標本 B．物鏡前端的透鏡片直徑愈小
C．物鏡的鏡筒長度愈短 D．物鏡下視野的亮度愈小
1.2 顯微鏡的使用程序和原則：
1.2.1操作的基本程序：取鏡——安放——對光——制片——觀察
1.2.2把握好幾個原則：
① 用眼原則：左眼注視目鏡，右眼睜開。這樣，一可減輕左眼疲勞，二可方便繪圖。
② 物鏡選用原則：先低倍后高倍，由低倍到高倍�？梢杂玫捅段镧R觀察清楚的就勿需使用高倍物鏡。
③ 準焦螺旋使用原則：先粗后細，由粗到細。
1.2.3顯微鏡下視野出現(xiàn)異物幾種情況的判斷：
如移動裝片異物不動，說明不在裝片上；轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，換上高倍鏡，仍可觀察到，說明不在物鏡上；由此，可判斷異物在目鏡上。
2 活細胞觀察法
在高中生物課程標準實驗教科書中，根據(jù)對生物實驗材料觀察的要求，可以分為活細胞觀察法和固定觀察法。
2.1 用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體
2.1.1實驗材料的選擇：
觀察葉綠體時，宜選用葉綠體大、數(shù)目少的材料。如陰生植物蘚類的葉、菠菜葉的下表皮（稍帶葉肉）等。由于在不同的光照下，葉綠體可以運動并改變在細胞中的分布位置。所以，在不同光照下采集的材料，其葉內(nèi)葉綠體的形態(tài)有所不同。
觀察線粒體時，一定要用消毒牙簽在自己漱凈的口腔內(nèi)側(cè)壁上輕輕刮取，避免破血，以影響涂片和觀察效果。
2.1.2臨時裝片的制作
基本程序：凈片→滴液→取材→平展→蓋片
應(yīng)該注意的問題：
將選取的觀察材料要放在滴有清水（或健那綠染液）的載玻片上，以使細胞仍然保持在生活狀態(tài)，便于觀察。
2.2 探究植物細胞的吸水和失水——植物細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原
2.2.1實驗操作的簡要程序
2.2.2 實驗操作成功的關(guān)鍵：
①選擇生活的、成熟的（具有大液泡）、有顏色的（如紫色洋蔥）植物細胞。
②所選蔗糖溶液的濃度要適宜（質(zhì)量濃度為0.3 g/mL）。
例2觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原時，如選用蔗糖的質(zhì)量濃度為0.5g／mL的溶液時，可觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象很明顯，但不能復(fù)原，檢查操作步驟都正確。分析造成此實驗失敗的原因是 。
（參考答案：細胞因過度失水而死亡，故不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。）
例3用高倍顯微鏡觀察已制作好的原生質(zhì)體的臨時裝片（原生質(zhì)體處于質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中）時，應(yīng)主要觀察記錄什么？
（參考答案：觀察測量原生質(zhì)體的體積大小變化。）
2.2.3植物細胞質(zhì)壁分離后復(fù)原的類型——誘發(fā)復(fù)原與自動復(fù)原
在植物細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗中，一般選用的外界溶液是質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液。用蔗糖溶液處理活的植物細胞后，蔗糖溶液的濃度大于植物細胞液的濃度時，植物細胞通過滲透作用失水而發(fā)生質(zhì)壁分離。要使發(fā)生了質(zhì)壁分離的植物細胞恢復(fù)原狀，必須用清水處理，使外界溶液的濃度低于植物細胞液的濃度，才可發(fā)生植物細胞的質(zhì)壁分離復(fù)原，這種復(fù)原稱為誘發(fā)復(fù)原。（因蔗糖分子是不能通過選擇透過性的膜的。）
如果在植物細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗中，選擇的外界溶液是具一定濃度的硝酸鉀溶液、尿素溶液（或甘油溶液、乙二醇溶液）等，當外界溶液的濃度大于植物細胞液的濃度時，植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，可不再進行實驗處理來降低外界溶液的濃度，隨即也可觀察到植物細胞出現(xiàn)分離復(fù)原的現(xiàn)象，這種復(fù)原稱為自動復(fù)原。
植物細胞質(zhì)壁分離后自動復(fù)原的原因是：用硝酸鉀溶液處理植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，當水分子通過滲透作用自由進出細胞時，硝酸根離子和鉀離子（植物細胞生活所必需的礦質(zhì)離子）可經(jīng)主動運輸進入細胞液，細胞液的濃度不斷增大，水分滲入的速率增大，由此出現(xiàn)自動復(fù)原。用尿素溶液等處理植物細胞，是因為這些物質(zhì)分子也可自由進入細胞。但這些外界溶液的濃度如果過大，同樣可導(dǎo)致植物細胞過度失水而死亡。
例4 將同一植物的細胞，依次在蒸餾水、質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.5mol的甘油溶液中，測得細胞的體積隨時間的變化曲線如圖所示。請回答：
（1）在A、B、C中，細胞在蒸餾水中的是 ，在蔗糖溶液中的是 ，在尿素溶液中的是 。（A、C、B）
（2）試簡要分析出現(xiàn)B、C曲線差異的原因是：
① 。
（參考答案：甘油分子可通過自由擴散的方式進入細胞液，細胞液的濃度不斷增大，細胞由失水逐漸變?yōu)槲敝疗胶�。�?/p>
② 。
（參考答案：因蔗糖分子不能進入通過具有選擇透過性的膜進入細胞，處在較高濃度蔗糖溶液中的細胞不斷失水，原生質(zhì)層收縮，使細胞液濃度升高，失水減慢，直至平衡。）
2.2.4植物細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗的應(yīng)用
① 可以判斷植物細胞的生活狀態(tài)；
② 可以推測植物細胞的細胞液濃度；
③ 可以解釋家庭中鹽嘖食品的防腐原理。
例5 某同學用普通光學顯微鏡觀察植物葉肉細胞時，若要進一步確認這些細胞是否為活細胞，請你為該同學介紹一種判斷方法。簡述該方法的操作過程和出現(xiàn)的現(xiàn)象，并說明該方法能判斷這些細胞是活細胞的理由。
（參考答案：運用質(zhì)壁分離的方法。先觀察細胞的形態(tài)；然后使葉肉細胞處于較高濃度的蔗糖溶液中；觀察植物細胞是否出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象。如果出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象，則可判斷是活細胞。因為活細胞能發(fā)生滲透作用，死細胞不能，所以可以用質(zhì)壁分離的方法進行判斷。）
高中生物學的實驗教學中，使用光學顯微鏡除了前面簡述的活細胞觀察方法之外，最常見的是固定觀察法。該實驗研究方法它主要包括認識組成細胞的生物大分子、細胞的有絲分裂等。
3 固定觀察法
3.1 觀察DNA和RNA在細胞中的分布
3.2 觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂
3.1 實驗操作的簡要程序：
3.2 裝片制作的注意事項
3.2.1 怎樣選擇根尖取材的時間？
取材應(yīng)一般以上午10:00到下午15:00為宜，因為此時是洋蔥根尖細胞分裂最旺盛的時間。取材時，要剪取生長旺盛、帶有分生區(qū)的根尖。
3.2.2怎樣解離根尖才有利于漂洗、染色和壓片？
解離根尖時一定要充分，至根尖酥軟略帶透明焦為合適。解離時間不宜過長，否則會使根尖過分酥軟，無法漂洗和染色，且染色體成分被破壞。
3.2.3怎樣才能觀察到處于細胞周期不同時期的圖像？
用顯微鏡觀察已經(jīng)制作好的植物細胞有絲分裂裝片時，需要先用低倍物鏡找到根尖分生區(qū)，再尋找處于分裂期的細胞相對較多的部位；然后轉(zhuǎn)換成高倍物鏡，緩緩調(diào)整細準焦螺旋，找到處于分裂期中期、后期的圖像，再尋找其他各時期的圖像。為了觀察到處于不同分裂時期的細胞分裂，有時候需要慢慢移動裝片，從周圍尋找到符合要求的物像為止。
例6 取生長健壯的某植物的根尖，經(jīng)過解離、漂洗、染色、制片過程，制成臨時裝片，放在光學顯微鏡下觀察（如右圖所示）。
高中地理;
（1）從顯微鏡下的視野中可以看到，在一個細胞周期中，總是處于[ ]_______ _的細胞數(shù)目最多，究其原因是 。
（參考答案：[1]分裂間期，在一個細胞周期中，分裂間期經(jīng)歷的時間最長。）
（2）如果要看到細胞有絲分裂的前、中、后、末幾個時期 （ C）
A．應(yīng)該選一個處于間期的細胞，持續(xù)觀察它從間期到末期的全過程
B．如果在低倍鏡下看不到細胞，可改用高倍物鏡繼續(xù)觀察
C．如果在一個視野中不能看全各個時期，可移動裝片從周圍細胞中尋找
D．如果視野過暗，可以轉(zhuǎn)動細準焦螺旋增加視野的亮度
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