高中生物实验

高中生物实验一、用显微镜观察多种多样的细胞1.实验原理(1)放大倍数的计算，显微镜的放大倍数等于目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积。(2)放大倍数的实质：放大倍数是指放大的长度或宽度，不是指面积或体积。(3)高倍显微镜的作用：可以将细胞放大，更清晰地观察到细胞的形态、结构，有利于区别不同的细胞。2.操作步骤[深度思考](1)如何区分目镜与物镜，其长短与放大倍数之间存在怎样的关系？提示目镜无螺纹，物镜有螺纹。物镜越长，放大倍数越大；目镜越长，放大倍数越小。（2）为什么要先用低倍镜观察清楚后，把要放大观察的物像移至视野中央，再换高倍物镜观察？提示低倍镜下视野范围大，而高倍镜下视野范围小，如果直接用高倍物镜观察，往往由于观察的物像不在视野范围内而找不到。因此，需要先用低倍镜观察清楚，并把要放大观察的物像移至视野中央，再换高倍物镜观察。(3)如何把物像移到视野中央？提示物像在视野中偏向哪个方向，装片就向哪个方向移动，简称“偏哪移哪”。(4)若视野中出现一半亮一半暗；观察花生切片标本材料一半清晰一半模糊不清，出现上述两种情况的可能原因分别是什么？提示前者可能是反光镜的调节角度不对；后者可能是由花生切片厚薄不均匀造成的。(5)若所观察视野中有“污物”，应如何判断“污物”位置？[方法技巧]1.关注显微镜使用的“4”个易错点(1)必须先用低倍物镜观察，找到要观察的物像，移到视野中央，然后再换用高倍物镜。(2)换用高倍物镜后，不能再转动粗准焦螺旋，只能用细准焦螺旋来调节。(3)换用高倍物镜后，若视野太暗，应先调节遮光器(换大光圈)或反光镜(用凹面反光镜)使视野明亮，再调节细准焦螺旋。(4)观察颜色深的材料，视野应适当调亮，反之则应适当调暗。2.显微镜下细胞数目的两种计算方法若视野中的细胞为单行，计算时只考虑长度和宽度；若视野中充满细胞，计算时则要考虑面积的变化。(1)若视野中为一行细胞，高倍镜下细胞数量与低倍镜下细胞数量之比等于其放大倍数之比的倒数。(2)若视野中充满细胞，则高倍镜下细胞数量与低倍镜下细胞数量之比等于其放大倍数之比的倒数的平方。二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1.实验原理2.实验步骤[深度思考](1)上述实验选材的标准是什么？提示①被检测物质含量丰富；②材料接近无色；③易取材，易操作等。(2)实验中，在加相应试剂之前为何要留出部分组织样液？提示作为对照，以便与鉴定后的样液颜色作对比，增强实验的说服力。(3)鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用？提示因为斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。(4)蔗糖溶液中加入斐林试剂后呈现什么颜色？提示蔗糖属于非还原糖，不与斐林试剂发生颜色反应。观察到的现象不是无色，而是蓝色[Cu(OH)2的颜色]。(5)在使用双缩脲试剂时，为什么要先加入试剂A，后加入试剂B?提示先加入试剂A，造成碱性环境，只有在碱性环境中，蛋白质才容易与Cu2＋发生颜色反应。(6)鉴定蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？提示可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。(7)脂肪鉴定实验中为什么用50%的酒精洗去浮色，而不用清水？提示因为苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ易溶于有机溶剂酒精中，而不溶于清水中。[技法提炼]1.利用“一同三不同”区分斐林试剂与双缩脲试剂“一同”是指都含有NaOH和CuSO4两种成分，且NaOH溶液的质量浓度都为0.1g/mL。“三不同”分别指：(1)使用原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液，双缩脲试剂的实质是碱性环境中的Cu2＋。(2)使用方法不同。鉴定还原糖时将甲、乙两液等量混匀后立即使用；鉴定蛋白质时先加A液1mL摇匀，然后加B液4滴，振荡摇匀。(3)CuSO4溶液的浓度不同。斐林试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.05g/mL，双缩脲试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.01g/mL。3.三类有机物检测在操作步骤上的差异(1)唯一需要加热——还原糖检测，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。(2)唯一需要显微镜——脂肪检测。(3)混合后加入——斐林试剂；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。三、观察DNA和RNA在细胞中的分布1.实验原理(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同：甲基绿＋DNA→绿色；吡罗红＋RNA→红色。(2)盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时可使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA和染色剂结合。2.实验步骤[深度思考](1)实验选材时，为何不选用紫色洋葱外表皮细胞或叶肉细胞？提示紫色洋葱外表皮细胞含紫色液泡，叶肉细胞含叶绿体，易对实验结果造成颜色干扰。(2)不能用哺乳动物成熟红细胞观察DNA和RNA分布的原因是什么？提示哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，没有DNA。(3)制片时，为何滴加0.9%的NaCl溶液？提示0.9%的NaCl溶液可以保持口腔上皮细胞的正常形态。(4)水解之前，为何用酒精灯烘干载玻片？提示烘干可迅速杀死并固定细胞，否则细胞内的溶酶体会对核酸造成破坏。(5)观察DNA和RNA在细胞中分布的实验中，用缓水流冲洗载玻片的目的是什么？提示防止细胞被水流冲走。(6)由上述实验得到的实验结论是什么？提示DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。[易错警示]观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的注意事项(1)吡罗红甲基绿染色剂：混合使用，且现用现配。(2)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量不同，故结构中强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。四、用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体1.实验原理(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，不需染色，制片后直接观察。(2)线粒体呈无色，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等，用健那绿染液染成蓝绿色后制片观察。2.实验步骤(1)观察叶绿体(2)观察线粒体[深度思考](1)观察叶绿体时，为什么常用藓类叶片？提示藓类叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞，可以直接用来制作临时装片。(2)选菠菜叶作为观察叶绿体的材料，为什么要撕取带少许叶肉的下表皮？提示叶绿体主要分布在叶肉细胞中，叶表皮处无叶绿体，接近下表皮处为海绵组织，细胞排列疏松，易撕取。(3)观察线粒体时，为什么选健那绿染液进行染色，观察叶绿体为何不需染色？提示健那绿是专一性用于线粒体染色的活细胞染料，染色后不影响细胞的生命活动；叶绿体本身含有色素，不需染色即可观察。(4)观察叶绿体时，临时装片中的材料要随时保持有水状态的原因是什么？提示保持有水状态以保证叶绿体的正常形态，并能悬浮在细胞质基质中。否则，细胞失水收缩，将影响对叶绿体形态的观察。[易错警示]走出叶绿体、线粒体观察实验的“5”个误区(1)观察线粒体应选择人体或动物细胞或植物体无色部位细胞，不能选择绿色组织细胞。(2)观察线粒体与叶绿体均需保持细胞活性状态。(3)观察叶绿体时需保持叶片有水状态，防止失水。(4)制作观察线粒体的临时装片时，是滴一滴健那绿染液于载玻片中央用于染色，而不是滴一滴生理盐水。(5)叶绿体不仅随细胞质的流动而流动，还随光照方向的改变而旋转，一般叶绿体以正面朝向光源，以利于接受更多光照。五、观察植物细胞的质壁分离和复原1.实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。2.实验步骤[深度思考](1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？提示不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，更有利于观察。(3)为什么选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮？根尖分生区的细胞能否作为该实验的材料？提示紫色洋葱鳞片叶外表皮具有紫色的大液泡，便于观察；根尖分生区的细胞无大液泡，不发生质壁分离，不能作为该实验的材料。(4)选择试剂时，为什么选用0.3g/mL的蔗糖溶液而不用0.5g/mL的蔗糖溶液？提示使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高导致细胞过度失水而死亡。(5)适宜浓度的KNO3溶液或尿素、甘油、乙二醇等能否作为该实验的试剂？为什么？盐酸、酒精、醋酸等行吗？为什么？提示K＋和NO3(－)可被细胞吸收，从而使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原，不适于作为该实验的试剂(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)。盐酸、酒精、醋酸能杀死细胞，不能作为质壁分离实验的试剂。(6)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？提示该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。[归纳整合]1.关于细胞质壁分离和复原实验的注意点(1)本实验存在两组对照实验(2)引发质壁分离的两种原因(3)本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验。2.植物细胞质壁分离及质壁分离复原的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞(2)测定细胞液浓度范围(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)六、探究影响酶活性的因素1.实验原理(1)探究温度对酶活性的影响①反应原理：淀粉淀粉酶(――→)麦芽糖碘↓液碘↓液蓝色无蓝色出现②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。(2)探究pH对酶活性的影响①反应原理(用反应式表示)：②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量，可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。3.实验步骤(1)温度对酶活性的影响实验操作内容试管1试管2试管3底物控制2mL3%的可溶性淀粉溶液温度控制60℃热水沸水冰块酶控制1mL相同温度的2%新鲜淀粉酶溶液试剂控制等量的碘液观察指标检测是否出现蓝色及蓝色的深浅(2)pH对酶活性的影响实验操作内容试管1试管2试管3底物控制2mL3%的过氧化氢溶液pH控制1mL蒸馏水1mL5%的HCl1mL5%的NaOH酶控制2滴过氧化氢酶溶液观察指标气泡的产生量[深度思考](1)为什么不用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响？提示过氧化氢酶催化的底物是H2O2，H2O2在高温时分解，这样实验中就存在两个变量，使实验结果受到干扰。(2)在探究温度对酶活性的影响实验中，能否用斐林试剂来检测实验产物？提示不能。斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。(3)探究温度、pH对酶活性的影响实验中，自变量和因变量分别是什么？提示探究温度对酶活性的影响实验中，自变量是温度，因变量是淀粉水解程度。探究pH对酶活性的影响实验中，自变量是pH，因变量是过氧化氢的分解速率。(4)整个实验过程中，除温度或pH之外，其余的变量为什么相等或相同？提示实验设计遵循单一变量原则，这样可以排除无关变量对实验结果造成影响。(5)在探究温度或pH对酶活性影响的实验中，控制条件的步骤和酶量控制的步骤为什么一定不能颠倒顺序？提示若控制条件的步骤和酶量控制的步骤颠倒顺序，会在调节温度或pH的过程中，酶先将底物分解，导致实验失败。[归纳整合]1.用梯度法确定酶的最适温度和pH设计思路：常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论——酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即为最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测得的最适温度(或pH)就越精确。2.酶实验探究的两种方法(1)试剂检测探究酶的本质①设计思路：从酶的化学本质上来讲，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质。所以，对酶本质的验证常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂进行鉴定即可。②设计方案项目实验组对照组材料待测酶溶液已知蛋白液(等量)试剂分别加入