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高中生物实验中洋葱的“一材多用”

[日期:2012-03-24] 来源:中学生物学 2012年2期  作者:肖燕云 [字体: ]
  根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料,是保证实验获得预期结果的关键因素之一。洋葱是中学生物学实验中常用的材料之一,人教版高中生物教材中多个实验都选择洋葱为实验材料,洋葱的用途由此可见一斑,而不同的实验洋葱的取材部位有所不同,下面就以洋葱为材料的实验进行归纳总结。
  1 相关实验
  1.1 观察植物细胞的结构
  洋葱内表皮与叶肉容易分离,因此在该实验中,撕取内表皮比较容易。先在洁净的载玻片上滴一滴蒸馏水,然后放上白色洋葱鳞片叶表皮细胞,盖上盖玻片,在盖玻片一侧滴一滴碘液,在另一侧用吸水纸把碘液吸过来,以达到染色目的,最后用显微镜观察植物细胞的形态结构。
  1.2 观察DNA和RNA在细胞中的分布
  由于洋葱比较常见,取材也方便,且内表皮与叶肉容易分离,因此白色洋葱也适宜做本实验的材料。在洁净的载玻片上滴一滴蒸馏水,撕取洋葱内表皮,制成临时装片,吸去多余的水,滴2滴甲基绿吡罗红染色剂,染色5min,吸去多余的染色剂,在显微镜下便可观察DNA和RNA在细胞中的分布。
  1.3 检测生物组织中的还原糖
  在检测还原糖的实验中,应选择含糖量高且近于白色的组织,而白色洋葱恰好具备这个特点。首先捣烂洋葱鳞片叶取其汁液,其次加入0.05 g/mL CuSO4溶液和0.1g/mL NaOH溶液配制的斐林试剂,然后将斐林试剂倒入试管中,水浴加热,观察颜色变化。可观察到被检测溶液由蓝色转变成砖红色沉淀,从而证明了洋葱中有还原糖存在。
  1.4 观察植物细胞的质壁分离和复原
  植物细胞发生质壁分离和复原的条件有:
  ①植物细胞必须是活细胞;
  ②细胞液浓度与外界溶液的浓度必须要有浓度差;
  ③植物细胞必须要有大的液泡(成熟的植物细胞一般都有一个比较大的液泡,有的液泡可占整个细胞体积的90%以上),最好细胞液中含有色素,便于观察。
  因此该实验最常用的材料是紫色洋葱鳞片叶。它的外表皮细胞的液泡较大,细胞液中有紫色的花青素,在显微镜下,紫色大液泡十分明显,能清晰地观察到质壁分离及其复原的过程。
  主要实验步骤:
  ①用镊子从紫色洋葱小块切口处撕取一块表皮,将其展平在载玻片中央的清水滴中,盖上盖玻片。
  ②在低倍镜下观察洋葱的表皮细胞,寻找具有较多花青素的细胞观察。
  ③从盖玻片的一侧滴加一滴0.3g/mL蔗糖溶液,在另一侧用吸水纸吸引,使蔗糖溶液扩散在盖玻片下,重复滴、吸4~5次。
  ④边滴加蔗糖溶液边观察细胞变化,发现随着蔗糖溶液浓度增加,每个细胞的原生质层从角隅里开始与细胞壁发生分离,分离空间逐渐加大,最终在细胞中间缩成球形的原生质团。
  ⑤发生质壁分离后,在盖玻片一侧改滴加清水,另一侧仍用吸水纸吸引可观察到原生质团逐渐向外延展、向细胞壁扩张,最后恢复原状。
  1.5 叶绿体中色素的提取和分离
  由于洋葱叶片含有较多的叶绿素,适宜作为这个实验的材料。洋葱培养一段时间后,取其长出的绿色叶片,充分研磨,提取色素。
  研磨前,应先除去叶柄和粗的叶脉,再称5g碎叶片,加到研钵中,再向研钵中加入少量的二氧化硅和碳酸钙,以便研磨充分和防止叶绿体中色素被破坏。
  待研磨充分后,再加入10 mL无水乙醇,会出现深绿色的液体,采用4层纱布包着研磨物并挤出滤液,得到墨绿色的色素提取液。
  1.6 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
  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。在上实验课前的3~4 d,取洋葱放在广口瓶上,瓶内装满清水,让洋葱的底部接触到瓶内的水面。把这个装置放在温暖的地方,注意经常换水,使洋葱的底部总是接触到水。待根长5cm时,可取生长健壮的根尖制片观察。在剪取洋葱根尖时,取2~3 mm为宜,若剪取根尖过长,大多数细胞为伸长区和成熟区细胞,显微镜下就无法观察到有丝分裂的细胞图像。取材完成后,按照“解离→漂洗→染色→制片”的步骤完成临时装片的制作,然后用显微镜观察,先在低倍镜下找到呈正方形、排列紧密的根尖分生区细胞,再换成高倍镜观察。
  1.7 低温诱导染色体数目的变化实验原理:
  进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞,在有丝分裂后期,染色体的着丝点分裂,子染色体在纺缍丝的作用下分别移向两极,最终被平均分配到两个子细胞中去。用低温处理植物组织细胞,使纺缍体的形成受到抑制,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。
  实验步骤:
  ①低温诱导(培养洋葱根,待洋葱根长出1cm左右时,将整个装置放入冰箱内在4℃诱导培养36h)。
  ②固定形态(剪取诱导处理的根尖约0.5~1cm,放入卡诺氏液浸泡0.5~1 h,以固定形态,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(用显微镜观察,并寻找发生了染色体数目变化的细胞)。
  1.8 DNA的粗提取
  称取30 g已切碎的洋葱,放人研钵中,加入少量石英砂助研,倒入10 mL 2 mol/L的氯化钠溶液,充分研磨。研磨后,用漏斗和纱布将汁液过滤到小烧杯中,得到滤液。然后向滤液中加入质量分数为95%的酒精溶液20 mL,沿烧杯壁缓缓倒入,不要震动或搅拌。此时,烧杯中的液体分为上、下两层,下层较浑浊,上层澄清,很快上层溶液中就会有白色纤维状黏稠物析出,用玻璃棒可将其轻轻卷起,这就是DNA。取两支试管,编号为A、B,各加入2 mol/L的氯化钠溶液2mL,向A试管中加入一些白色纤维状物,振荡使其溶解,然后向两支试管中各加入2 mL二苯胺试剂,沸水浴加热5 min,可观察到溶解有DNA的溶液变成蓝色,从而证明了洋葱含有DNA。
  2 小结
  实验材料的选取对实验能否成功起到了关键的作用。选材时,首先要弄清楚不同实验的实验原理,其次要明白洋葱不同部位的结构特点和生理特点,然后结合实验原理分别对洋葱进行不同部位的取材,最后进行综合分析。
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