高中生物實(shí)驗(yàn)中洋蔥的“一材多用”

肖燕云

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料，是保證實(shí)驗(yàn)獲得預(yù)期結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。洋蔥是中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的材料之一，人教版高中生物教材中多個(gè)實(shí)驗(yàn)都選擇洋蔥為實(shí)驗(yàn)材料，洋蔥的用途由此可見(jiàn)一斑，而不同的實(shí)驗(yàn)洋蔥的取材部位有所不同，下面就以洋蔥為材料的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)。

1相關(guān)實(shí)驗(yàn)

1.1觀察植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

洋蔥內(nèi)表皮與葉肉容易分離，因此在該實(shí)驗(yàn)中，撕取內(nèi)表皮比較容易。先在潔凈的載玻片上滴一滴蒸餾水，然后放上白色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞，蓋上蓋玻片，在蓋玻片一側(cè)滴一滴碘液，在另一側(cè)用吸水紙把碘液吸過(guò)來(lái)，以達(dá)到染色目的，最后用顯微鏡觀察植物細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

1.2觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布

由于洋蔥比較常見(jiàn)，取材也方便，且內(nèi)表皮與葉肉容易分離，因此白色洋蔥也適宜做本實(shí)驗(yàn)的材料。在潔凈的載玻片上滴一滴蒸餾水，撕取洋蔥內(nèi)表皮，制成臨時(shí)裝片，吸去多余的水，滴2滴甲基綠吡羅紅染色劑，染色5min，吸去多余的染色劑，在顯微鏡下便可觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布。

1.3檢測(cè)生物組織中的還原糖

在檢測(cè)還原糖的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇含糖量高且近于白色的組織，而白色洋蔥恰好具備這個(gè)特點(diǎn)。首先搗爛洋蔥鱗片葉取其汁液，其次加入0.05 g/mL CuSO4溶液和0.1g/mL NaOH溶液配制的斐林試劑，然后將斐林試劑倒入試管中，水浴加熱，觀察顏色變化。可觀察到被檢測(cè)溶液由藍(lán)色轉(zhuǎn)變成磚紅色沉淀，從而證明了洋蔥中有還原糖存在。

1.4觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原

植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原的條件有：

①植物細(xì)胞必須是活細(xì)胞；

②細(xì)胞液濃度與外界溶液的濃度必須要有濃度差；

③植物細(xì)胞必須要有大的液泡(成熟的植物細(xì)胞一般都有一個(gè)比較大的液泡，有的液泡可占整個(gè)細(xì)胞體積的90％以上)，最好細(xì)胞液中含有色素，便于觀察。

因此該實(shí)驗(yàn)最常用的材料是紫色洋蔥鱗片葉。它的外表皮細(xì)胞的液泡較大，細(xì)胞液中有紫色的花青素，在顯微鏡下，紫色大液泡十分明顯，能清晰地觀察到質(zhì)壁分離及其復(fù)原的過(guò)程。

主要實(shí)驗(yàn)步驟：

①用鑷子從紫色洋蔥小塊切口處撕取一塊表皮，將其展平在載玻片中央的清水滴中，蓋上蓋玻片。

②在低倍鏡下觀察洋蔥的表皮細(xì)胞，尋找具有較多花青素的細(xì)胞觀察。

③從蓋玻片的一側(cè)滴加一滴0.3g/mL蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引，使蔗糖溶液擴(kuò)散在蓋玻片下，重復(fù)滴、吸4～5次。

④邊滴加蔗糖溶液邊觀察細(xì)胞變化，發(fā)現(xiàn)隨著蔗糖溶液濃度增加，每個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)層從角隅里開(kāi)始與細(xì)胞壁發(fā)生分離，分離空間逐漸加大，最終在細(xì)胞中間縮成球形的原生質(zhì)團(tuán)。

⑤發(fā)生質(zhì)壁分離后，在蓋玻片一側(cè)改滴加清水，另一側(cè)仍用吸水紙吸引可觀察到原生質(zhì)團(tuán)逐漸向外延展、向細(xì)胞壁擴(kuò)張，最后恢復(fù)原狀。

1.5葉綠體中色素的提取和分離

由于洋蔥葉片含有較多的葉綠素，適宜作為這個(gè)實(shí)驗(yàn)的材料。洋蔥培養(yǎng)一段時(shí)間后，取其長(zhǎng)出的綠色葉片，充分研磨，提取色素。

研磨前，應(yīng)先除去葉柄和粗的葉脈，再稱(chēng)5g碎葉片，加到研缽中，再向研缽中加入少量的二氧化硅和碳酸鈣，以便研磨充分和防止葉綠體中色素被破壞。

待研磨充分后，再加入10 mL無(wú)水乙醇，會(huì)出現(xiàn)深綠色的液體，采用4層紗布包著研磨物并擠出濾液，得到墨綠色的色素提取液。

1.6觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂

在高等植物體內(nèi)，有絲分裂常見(jiàn)于根尖、芽尖等分生區(qū)細(xì)胞。由于各個(gè)細(xì)胞的分裂是獨(dú)立進(jìn)行的，因此在同一分生組織中可以看到處于不同分裂時(shí)期的細(xì)胞。在上實(shí)驗(yàn)課前的3～4 d，取洋蔥放在廣口瓶上，瓶?jī)?nèi)裝滿(mǎn)清水，讓洋蔥的底部接觸到瓶?jī)?nèi)的水面。把這個(gè)裝置放在溫暖的地方，注意經(jīng)常換水，使洋蔥的底部總是接觸到水。待根長(zhǎng)5cm時(shí)，可取生長(zhǎng)健壯的根尖制片觀察。在剪取洋蔥根尖時(shí)，取2～3 mm為宜，若剪取根尖過(guò)長(zhǎng)，大多數(shù)細(xì)胞為伸長(zhǎng)區(qū)和成熟區(qū)細(xì)胞，顯微鏡下就無(wú)法觀察到有絲分裂的細(xì)胞圖像。取材完成后，按照“解離→漂洗→染色→制片”的步驟完成臨時(shí)裝片的制作，然后用顯微鏡觀察，先在低倍鏡下找到呈正方形、排列緊密的根尖分生區(qū)細(xì)胞，再換成高倍鏡觀察。

1.7低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)原理：

進(jìn)行正常有絲分裂的植物分生組織細(xì)胞，在有絲分裂后期，染色體的著絲點(diǎn)分裂，子染色體在紡綞絲的作用下分別移向兩極，最終被平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去。用低溫處理植物組織細(xì)胞，使紡綞體的形成受到抑制，以致影響染色體被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是，植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①低溫誘導(dǎo)(培養(yǎng)洋蔥根，待洋蔥根長(zhǎng)出1cm左右時(shí)，將整個(gè)裝置放入冰箱內(nèi)在4℃誘導(dǎo)培養(yǎng)36h)。

②固定形態(tài)(剪取誘導(dǎo)處理的根尖約0.5～1cm，放入卡諾氏液浸泡0.5～1 h，以固定形態(tài)，然后用體積分?jǐn)?shù)為95％的酒精沖洗2次)。

③制作裝片(解離、漂洗、染色、制片)。

④觀察(用顯微鏡觀察，并尋找發(fā)生了染色體數(shù)目變化的細(xì)胞)。

1.8DNA的粗提取

稱(chēng)取30 g已切碎的洋蔥，放人研缽中，加入少量石英砂助研，倒入10 mL 2 mol/L的氯化鈉溶液，充分研磨。研磨后，用漏斗和紗布將汁液過(guò)濾到小燒杯中，得到濾液。然后向?yàn)V液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95％的酒精溶液20 mL，沿?zé)诰従彽谷耄灰饎?dòng)或攪拌。此時(shí)，燒杯中的液體分為上、下兩層，下層較渾濁，上層澄清，很快上層溶液中就會(huì)有白色纖維狀黏稠物析出，用玻璃棒可將其輕輕卷起，這就是DNA。取兩支試管，編號(hào)為A、B，各加入2 mol/L的氯化鈉溶液2mL，向A試管中加入一些白色纖維狀物，振蕩使其溶解，然后向兩支試管中各加入2 mL二苯胺試劑，沸水浴加熱5 min，可觀察到溶解有DNA的溶液變成藍(lán)色，從而證明了洋蔥含有DNA。

2小結(jié)

實(shí)驗(yàn)材料的選取對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒ζ鸬搅岁P(guān)鍵的作用。選材時(shí)，首先要弄清楚不同實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，其次要明白洋蔥不同部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生理特點(diǎn)，然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理分別對(duì)洋蔥進(jìn)行不同部位的取材，最后進(jìn)行綜合分析。