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張金紅、刁虎欣編著的《基礎(chǔ)生命科學(xué)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)》由南開(kāi)大學(xué)“國(guó)家級(jí)科學(xué)素質(zhì)教育系列公共課教學(xué)團(tuán)隊(duì)”和國(guó)家級(jí)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心組織編寫(xiě)。教學(xué)宗旨以生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)知識(shí)為育人載體，但并不以系統(tǒng)傳授生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)知識(shí)為重點(diǎn)，而是以傳播科學(xué)精神、提高科學(xué)素養(yǎng)為重點(diǎn)，既培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)觀、技術(shù) 觀，也培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀；融素質(zhì)教育于課程教學(xué)之中，使學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、文化素質(zhì)、思想素質(zhì)全面提高。《基礎(chǔ)生命科學(xué)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)》共分7章：植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代生物技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)、社會(huì)實(shí)踐教學(xué)。具體內(nèi)容選取編寫(xiě)較簡(jiǎn)單、易操作的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性、趣味性和應(yīng)用性；以演示實(shí)驗(yàn)的方式介紹現(xiàn)代生命科學(xué)的高新實(shí)驗(yàn)技術(shù)；以參觀或?qū)嵙?xí)的形式組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將污水生物處理、生物多樣性參觀、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水培或噴淋灌溉等部分內(nèi)容，以社會(huì)實(shí)踐教學(xué)的方式寫(xiě)入實(shí) 驗(yàn)教材。本書(shū)適合非生物類專業(yè)素質(zhì)教育教學(xué)選用，也可供相關(guān)工作人員參考使用。

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第一章　植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
一　光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造和使用
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求】
（1）了解光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造和功能。
（2）正確掌握顯微鏡的使用方法。
【背景知識(shí)與實(shí)驗(yàn)原理】
1.背景知識(shí)
（1）普通光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造與功能
顯微鏡的種類很多，但基本構(gòu)造相同，都由機(jī)械和光學(xué)部分組成。
機(jī)械部分：包括鏡座，鏡柱，鏡臂，鏡筒，焦距調(diào)節(jié)器，載物臺(tái)六個(gè)部分。
① 鏡座：是顯微鏡基部的底座，起支持及固定鏡體的作用。
② 鏡柱：直立的柱，它與鏡座相連，上接鏡臂及載物臺(tái)。
③ 鏡臂：拿取顯微鏡時(shí)手握之處，上連鏡筒，下連鏡柱。
④ 鏡筒：與鏡臂相連的中空的圓形長(zhǎng)筒，上連目鏡，下連物鏡轉(zhuǎn)換器。鏡筒的作用是保護(hù)成像的光路。
⑤ 焦距調(diào)節(jié)器：分粗調(diào)節(jié)器與細(xì)調(diào)節(jié)器。粗調(diào)節(jié)器位于鏡柱上的兩個(gè)大旋鈕，用于較大幅度地升降載物臺(tái)，以調(diào)節(jié)物鏡與標(biāo)本之間的距離獲得合適的焦距；細(xì)調(diào)節(jié)器在粗調(diào)節(jié)器的軸心，用以更精細(xì)地調(diào)節(jié)焦距，使用時(shí)，一般旋轉(zhuǎn)不可超過(guò)一周。若發(fā)生向前方（或后方）不能旋轉(zhuǎn)時(shí)可向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)圈，然后用粗調(diào)節(jié)器調(diào)整，調(diào)整后再旋轉(zhuǎn)細(xì)調(diào)節(jié)器。
⑥ 載物臺(tái)：是方形的用來(lái)裝載標(biāo)本玻片之平臺(tái)，中央有一圓孔，稱通光孔。便于通過(guò)光線，臺(tái)之后側(cè)有一機(jī)械移動(dòng)器（推進(jìn)器），是一種移動(dòng)標(biāo)本玻片的機(jī)械裝置，可使玻片標(biāo)本向前后左右移動(dòng)，用以調(diào)整玻片標(biāo)本的位置。
光學(xué)部分：是構(gòu)成顯微鏡的主要部分，由成像系統(tǒng)與照明系統(tǒng)組成。成像系統(tǒng)包括物鏡和目鏡，照明系統(tǒng)包括反光鏡及聚光器。
① 目鏡：位于鏡筒的上端，直接與人的眼目相接，可將物鏡放大的像進(jìn)一步放大。由兩塊透鏡組成（其中之一常常附有一個(gè)指針，用于指示觀察的目的物），常常備有幾個(gè)倍數(shù)不同的目鏡（5 × ，10 × ，16 × ），根據(jù)需要可以更換使用，放大倍數(shù)刻在目鏡金屬筒上，目鏡越長(zhǎng)其放大倍數(shù)越小。
② 視度圈：直接與目鏡相連，旋轉(zhuǎn)時(shí)可調(diào)節(jié)目鏡與物體的距離，使像更加清晰。
③ 物鏡：是決定顯微鏡質(zhì)量的最重要的部件，由嵌于金屬筒內(nèi)的數(shù)組透鏡組成。有三或四個(gè)不同倍數(shù)的物鏡，放大倍數(shù)刻在物鏡金屬筒上（如5 × ，10 × ，45 × ），習(xí)慣上把放大倍數(shù)為10 × 以下的物鏡稱為低倍鏡，（40 × ）～（55 × ）的物鏡稱為高倍鏡。此外還有油浸物鏡（簡(jiǎn)稱油鏡），放大倍數(shù)為100 × ，物鏡的金屬筒越長(zhǎng)放大倍數(shù)越大，鏡頭與標(biāo)本間的距離越近。
④ 聚光器：位于載物臺(tái)下方的中央部分，由數(shù)個(gè)透鏡組成，其作用是聚集光線，使射入鏡筒的光線增強(qiáng)并增加標(biāo)本的亮度。聚光器可用調(diào)節(jié)螺旋進(jìn)行上下調(diào)節(jié)，以求適宜光度，聚光器向下降落，明亮度降低；向上移動(dòng)，亮度加強(qiáng)。聚光器的下面附有虹彩光圈，上有操縱桿，利用操縱桿可以調(diào)節(jié)光的強(qiáng)弱。
⑤ 反射鏡：位于聚光器下方，反射鏡具有輪轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，可以改變光線的方向，使光線射向聚光器（反射鏡有平凹兩面，可以上下旋轉(zhuǎn)，凹面鏡聚光強(qiáng)，多在弱光或有障礙物的地方使用，平面鏡光線均勻，多在強(qiáng)光時(shí)使用），用電光源時(shí)可將其取下。
⑥ 照明光源：顯微鏡的成像質(zhì)量與照明光源有密切聯(lián)系，顯微鏡的照明可用電光源和天然光源，電光源安裝在顯微鏡的底座里，由一個(gè)燈泡和一組棱鏡組成。燈泡發(fā)出的光經(jīng)一組棱鏡折射后，先后經(jīng)過(guò)底座上一個(gè)通光孔、聚光器、物體、物鏡、鏡筒、目鏡等。最后到達(dá)觀察者的眼睛。底座的側(cè)面有一個(gè)光源開(kāi)關(guān)和一個(gè)光強(qiáng)調(diào)節(jié)器，底座的通光孔處安裝有一個(gè)金屬圈，必要時(shí)，可以將黃色或藍(lán)色等濾光玻片放于其中，以改變光源燈的色調(diào)，一般不使用。普通光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造如圖1-1-1 。
（2）光學(xué)顯微鏡的發(fā)展推動(dòng)了生命科學(xué)的研究進(jìn)展顯微鏡（ microscope）是一種借助物理方法使物體放大影像的儀器。最早發(fā)明于16世紀(jì)晚期，至今已有四百多年的歷史�，F(xiàn)在，它已經(jīng)成為了一種極為重要的科學(xué)儀器，廣泛地用于生物、化學(xué)、物理、冶金、釀造等各領(lǐng)域，對(duì)人類的發(fā)展做出了巨大而卓越的貢獻(xiàn)。
人類很早以前就有探索微觀世界奧秘的要求，但是苦于沒(méi)有理想的工具和手段。
1590 年，荷蘭的眼鏡商詹森（ Janssen）發(fā)明了第一個(gè)簡(jiǎn)陋的復(fù)式顯微鏡。1675 年荷蘭生物學(xué)家列文虎克（ Avon Leeuwenhoek）用顯微鏡發(fā)現(xiàn)了十分微小的原生動(dòng)物和紅血球，甚至用顯微鏡研究動(dòng)物的受精作用。列文虎克掌握了很高的磨制鏡片的技藝，制成了當(dāng)時(shí)世界上最精致的可以放大270 倍的顯微鏡。之后數(shù)百年，人們一直用光學(xué)顯微鏡觀察和探索微觀世界，但是由于光學(xué)顯微鏡的分辨率只能達(dá)到光波的半波長(zhǎng)左右，人類的探索受到了限制。進(jìn)入20 世紀(jì)，光電子技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，1933 年德國(guó)人制成了第一臺(tái)電子顯微鏡，近幾十年，又有許多新型的電子顯微鏡問(wèn)世。
現(xiàn)在的光學(xué)顯微鏡可把物體放大1500 倍，分辨的最小極限達(dá)0.2 微米。常見(jiàn)光學(xué)顯微鏡有以下幾種：明視野顯微鏡又稱生物顯微鏡，用來(lái)觀察生物切片、生物細(xì)胞、細(xì)菌以及活體組織培養(yǎng)、流質(zhì)沉淀等，同時(shí)可以觀察其他透明或者半透明物體以及粉末、細(xì)小顆粒等物體。暗視野顯微鏡由于不將透明光射入直接觀察系統(tǒng)，無(wú)物體時(shí)，視野暗黑，不可能觀察到任何物體，當(dāng)有物體時(shí)，以物體衍射回的光與散射光等在暗的背景中明亮可見(jiàn)。相位差顯微鏡是利用光的衍射和干涉現(xiàn)象通過(guò)透過(guò)標(biāo)本光線的光程差或相位差轉(zhuǎn)換為明暗差別，這樣可以分辨密度不同的結(jié)構(gòu)。視頻顯微鏡是將傳統(tǒng)的顯微鏡與攝像系統(tǒng)，顯示器或者電腦相結(jié)合，達(dá)到對(duì)被測(cè)物體放大觀察的目的。熒光顯微鏡是用短波長(zhǎng)的光線照射經(jīng)過(guò)熒光素染色的被檢物體，使之受激發(fā)后而產(chǎn)生長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光進(jìn)行觀察。偏光顯微鏡是利用偏振光對(duì)光學(xué)上各向異性的材料樣品在不染色的情況下能夠清晰分辨的一種顯微鏡。倒置顯微鏡能從樣品容器下面取景，是適應(yīng)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的組織培養(yǎng)、細(xì)胞離體培養(yǎng)、浮游生物、環(huán)境保護(hù)、食品檢驗(yàn)等的顯微觀察。實(shí)體顯微鏡又稱“體視顯微鏡”
或“解剖鏡” ，是一種具有正象立體感地目視儀器。
（3）實(shí)體顯微鏡的構(gòu)造與功能實(shí)體顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)由一對(duì)斯密特棱鏡、一組大物鏡、一組小物鏡、及一對(duì)目鏡共四部分組成。機(jī)械系統(tǒng)包括鏡柱、載物臺(tái)、調(diào)節(jié)螺旋等組成。實(shí)體光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造如圖1-1-2 。
實(shí)體顯微鏡放大倍數(shù)一般為10～150 倍左右，光源為落射光，通過(guò)其目鏡看到的為與實(shí)物一致的正像，且有較大的焦深，可以獲得較好的立體感，非常適合伴隨解剖操作觀察細(xì)微結(jié)構(gòu)以及毫米級(jí)動(dòng)植物個(gè)體、器官結(jié)構(gòu)的活體觀察。
2.實(shí)驗(yàn)原理
（1）普通光學(xué)顯微鏡的成像原理光學(xué)顯微鏡是利用光學(xué)的成像原理觀察植物體的結(jié)構(gòu)。首先光射到聚光鏡上，把光線會(huì)集成束，穿過(guò)標(biāo)本制片，進(jìn)入到物鏡的透鏡上。經(jīng)過(guò)物鏡將制片上的像作第一次放大，為倒立的實(shí)像，這一倒立的實(shí)像經(jīng)過(guò)目鏡第二次放大，形成眼睛在目鏡中看到的最后放大的倒立的虛像。
物體在顯微鏡下放大的倍數(shù)是目鏡放大倍數(shù)與物鏡放大倍數(shù)的乘積（表1-1-1）。
（2）實(shí)體顯微鏡基本原理觀察物體經(jīng)調(diào)焦使其處于大物鏡的焦面上，然后被小物鏡收斂和被斯密特棱鏡折射后，成像在目鏡的焦面上。斯密特棱鏡使光束轉(zhuǎn)向并使像倒轉(zhuǎn)，故在目鏡焦面上的像是與物體一致的正像，此像經(jīng)目鏡放大后為我們所觀察。由于肉眼通過(guò)兩目鏡以不同的角度觀察物體，使像具有立體感。
【實(shí)驗(yàn)材料與用具】
1.實(shí)驗(yàn)材料普通光學(xué)顯微鏡觀察材料：洋蔥表皮細(xì)胞制片，西紅柿果肉制片實(shí)體顯微鏡觀察材料：碧桃花（ Prunus persica），連翹花（ H y pericum per f oratum）2.實(shí)驗(yàn)用具普通光學(xué)顯微鏡　Olympus 　日本實(shí)體顯微鏡　Zoom 645 　江南新興
【實(shí)驗(yàn)方法與操作步驟】
1.普通生物顯微鏡的操作步驟與注意事項(xiàng)普通生物顯微鏡的使用包括兩個(gè)方面：一是光度的調(diào)節(jié)，一是焦距的調(diào)節(jié)，使用步驟如下：
（1）顯微鏡的攜�。簭溺R箱內(nèi)取出顯微鏡時(shí)要用右手緊握鏡臂，左手托住鏡座并保持平衡狀態(tài)，切勿只用一只手提取，以免目鏡掉落或與它物相碰。顯微鏡取出后，將其放在離桌邊3～4cm 處的左前方，左手繪圖者與此相反。
（2）光源調(diào)節(jié)：一般情況下可用電光源。使用其他光源時(shí)，需安上反光鏡以調(diào)節(jié)光強(qiáng)度：對(duì)光時(shí)須用低倍鏡對(duì)著通光孔，通過(guò)目鏡一面觀察視野的明亮度，一面調(diào)節(jié)反光鏡，使視野中的顏色均勻而明亮為止。
（3）低倍鏡使用：觀察任何標(biāo)本都須先用低倍鏡，然后再根據(jù)需要使用高倍鏡。因低倍鏡視野范圍大，容易發(fā)現(xiàn)標(biāo)本與找到需觀察的部位。低倍鏡使用步驟如下：
① 把制好的切片放在載物臺(tái)上，用壓片夾卡住切片，使用推進(jìn)器將切片中的標(biāo)本正對(duì)準(zhǔn)通光孔中央。
② 調(diào)節(jié)低倍物鏡與標(biāo)本的距離，用雙眼從側(cè)面看物鏡，使其下降至距標(biāo)本大約在5mm 左右。
③ 用粗調(diào)節(jié)器定焦距：然后用雙目通過(guò)目鏡注視視野，同時(shí)用粗調(diào)節(jié)器使鏡筒慢慢上升，直到能清楚的看到標(biāo)本為止。在用觀察顯微鏡時(shí)，一定要兩眼睜開(kāi)，以減少眼睛疲勞。
④ 為了使物像更清楚，可以用細(xì)調(diào)節(jié)器輕微轉(zhuǎn)動(dòng)以得到更清楚的物像。
（4）高倍鏡的使用：在低倍鏡下需要對(duì)較小物體或細(xì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察時(shí)使用高倍鏡，步驟如下：
① 將在低倍鏡下找到的目標(biāo)移至視野的最中心。
② 小心地轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭轉(zhuǎn)換器，換低倍鏡為高倍物鏡。
③ 旋轉(zhuǎn)細(xì)調(diào)節(jié)器直至視野中的物像清晰為止。
（5）油鏡的使用：用高倍鏡不能滿足需要時(shí)需用油鏡，油鏡的使用方法參見(jiàn)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)部分。
（6）顯微鏡使用完畢后，旋轉(zhuǎn)粗調(diào)節(jié)器，使載物臺(tái)下降，取下玻片標(biāo)本，然后轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭轉(zhuǎn)換器，使兩物鏡頭之間的部分對(duì)著通光孔，將顯微鏡置于鏡箱中。
2.實(shí)體顯微鏡的操作步驟
（1）將目鏡插入目鏡筒中。
（2）轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡罩殼，調(diào)整兩目鏡之間的距離，使其與操作者兩眼間的距離相一致。
（3）將物體放在底座中央，轉(zhuǎn)動(dòng)焦距調(diào)節(jié)器使左光路成像清晰；再轉(zhuǎn)動(dòng)視度圈，使右邊光路成像清晰。
（4）調(diào)換目鏡可獲得不同倍率下的物像。
3.使用顯微鏡的注意事項(xiàng)
（1）提取顯微鏡時(shí)，須一手握住鏡臂，一手托住鏡座。
（2）顯微鏡各部分要保持清潔，若鏡頭上有灰塵時(shí)，必須用軟綢布或擦鏡紙輕拭之；金屬部分如有灰塵污垢，可用紗布輕輕擦拭；切勿用手巾更不應(yīng)用手指拭之。
（3）觀察制片時(shí)，一定要先使用低倍鏡，把要觀察的目的物放在視野的正中央，可以先看到一個(gè)全貌。具有一般的概念后，選定要放大觀察的部分，再換高倍鏡，加以仔細(xì)的觀察。
（4）標(biāo)本要加蓋玻片，然后觀察，載玻片上的水滴，藥液、酒精等切勿過(guò)多以免觸及載物臺(tái)或腐蝕鏡頭。
（5）調(diào)換載玻片時(shí)，將載物臺(tái)略微下降。
（6）顯微鏡有不靈活之處，萬(wàn)不可用力轉(zhuǎn)動(dòng)，遇有障礙立即報(bào)告教師，切勿自行修理，以免擴(kuò)大損壞處，絕對(duì)不可玩弄和拆卸顯微鏡。
【實(shí)驗(yàn)報(bào)告】
1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制兩張植物切片的生物圖（生物繪圖方法與要求參照附錄）
2.思考題
（1）生物顯微鏡的構(gòu)造分哪幾部分？各部分有什么作用？
（2）反復(fù)練習(xí)使用低倍鏡及高倍鏡觀察切片，使用時(shí)應(yīng)特別注意什么問(wèn)題？
（3）如何計(jì)算顯微鏡的放大倍數(shù)？你現(xiàn)在所用的顯微鏡可以放大多少倍？
（4）使用生物顯微鏡過(guò)程中，應(yīng)做好哪些保養(yǎng)工作？應(yīng)注意哪些問(wèn)題？
（5）體視顯微鏡的構(gòu)造如何？各部分有什么作用和特點(diǎn)？
（6）體視顯微鏡和生物顯微鏡有何異同？
實(shí)驗(yàn)二　植物花形態(tài)結(jié)構(gòu)及常見(jiàn)植物花的類型
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟆?br /> （1）了解植物花的各部分結(jié)構(gòu)及類型，可以對(duì)一些常見(jiàn)的花進(jìn)行簡(jiǎn)單的鑒別。
（2）掌握子房的結(jié)構(gòu)、胚珠的結(jié)構(gòu)。
【背景知識(shí)與實(shí)驗(yàn)原理】
1.背景知識(shí)植物花的生物功能和開(kāi)發(fā)應(yīng)用　
從植物形態(tài)學(xué)角度來(lái)看，花為節(jié)間縮短的枝條，其上生長(zhǎng)著變態(tài)的葉。它是被子植物的繁殖器官，通過(guò)開(kāi)花，傳粉，受精后形成果實(shí)。花是由花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群等幾部分所組成�；ǖ慕Y(jié)構(gòu)如圖1-2-1所示。

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