(1)显微观察法,如观察植物细胞有丝分裂、观察叶绿体和细胞质流动、观察植物细胞质壁分离和复原实验等.
(2)观色法,如观察动物毛色和植物花色的遗传等.
(3)原子示综法,如噬菌体浸染细菌的实验,用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等.
(4)等组实验法,如小麦淀粉酶催化淀粉水解的实验,发现生长素的燕麦胚芽鞘实验等.
(5)加法创意法,如用饲喂法研究甲状腺激素,用注射法研究动物胰岛素和生长激素,用移植法研究性激素等.
(6)减法创意法,如用阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素和生长激素的实验,雌蕊受粉后除去正在发育着的种子等.
(7)杂交实验法,如孟德尔发现遗传定律的植物杂交、测交的实验,小麦的杂交等.
(8)化学分析法,如番茄和水稻对Ca和Si选择性吸收,叶绿体中色素的提取和分离实验等.
(9)理论分析法,如大、小两种草履虫竞争的实验,植物根向地生长、茎背地生长的实验,植物向光性实验等.
(10)模拟实验法,如渗透作用的实验装置,分离定律的模拟实验等
实验方法是整个实验设计的精髓,是做好实验设计的关键所在.现将与中学实验有关的一些最常见的经典的实验方法汇总如下:
(1)化学物质的检测方法:
①淀粉——碘液
②还原糖——斐林试剂、班氏试剂
③CO2——Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂
④乳酸——pH试纸
⑤O2——余烬复燃
⑥无O2——火焰熄灭
⑦蛋白质——双缩脲试剂
⑧染色体——龙胆紫、醋酸洋红溶液
⑨DNA——二苯胺试剂
⑩脂肪——苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液
(2)实验结果的显示方法:
①光合速率——O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量
②呼吸速率——O2吸收量或CO2释放量或淀粉减少量
③原子途径——放射性同位素示踪法
④细胞液浓度大小——质壁分离
⑤细胞是否死亡——质壁分离
⑥甲状腺激素作用——动物耗氧量,发育速度等
⑦生长激素作用——生长速度(体重变化,身高变化)
⑧胰岛素作用——动物活动状态
⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度
⑩大肠杆菌——伊红—美蓝琼脂培养基
(3)实验条件的控制方法:
①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水
③除去容器中CO2——NaOH溶液
④除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境
⑤除去叶片中叶绿素——酒精隔水加热
⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光
⑦如何得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光
⑧血液抗凝——加入柠檬酸钠
⑨线粒体提取——细胞匀浆离心
⑩骨的脱钙——盐酸溶液
⑾灭菌方法——微生物培养的关键在于灭菌,对不同材料,灭菌方法不同:培养基用高压蒸气灭菌;接种环用火焰灼烧灭菌;双手用肥皂洗净,擦干后用75%酒精消毒;整个接种过程都在实验室无菌区进行.
(4)实验中控制温度的方法:
①还原糖鉴定:水浴煮沸加热
②酶促反应:水浴保温
③用酒精溶解叶中的叶绿素:酒精要隔水加热
④DNA的鉴定:水浴煮沸加热
⑤细胞和组织培养以及微生物培养:恒温培养
1.实验方法 实验方法是整个实验设计的精髓,是做好实验设计的关键所在。
现将与中学实验有关的一些最常见的经典的实验方法汇总如下: (1)化学物质的检测方法: ①淀粉——碘液 ②还原糖——斐林试剂、班氏试剂 ③CO2——Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂 ④乳酸——pH试纸 ⑤O2——余烬复燃 ⑥无O2——火焰熄灭 ⑦蛋白质——双缩脲试剂 ⑧染色体——龙胆紫、醋酸洋红溶液 ⑨DNA——二苯胺试剂 ⑩脂肪——苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液 (2)实验结果的显示方法: ①光合速率——O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量 ②呼吸速率——O2吸收量或CO2释放量或淀粉减少量 ③原子途径——放射性同位素示踪法 ④细胞液浓度大小——质壁分离 ⑤细胞是否死亡——质壁分离 ⑥甲状腺激素作用——动物耗氧量,发育速度等 ⑦生长激素作用——生长速度(体重变化,身高变化) ⑧胰岛素作用——动物活动状态 ⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度 ⑩大肠杆菌——伊红—美蓝琼脂培养基 (3)实验条件的控制方法: ①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物 ②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水 ③除去容器中CO2——NaOH溶液 ④除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境 ⑤除去叶片中叶绿素——酒精隔水加热 ⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光 ⑦如何得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光 ⑧血液抗凝——加入柠檬酸钠 ⑨线粒体提取——细胞匀浆离心 ⑩骨的脱钙——盐酸溶液 ⑾灭菌方法——微生物培养的关键在于灭菌,对不同材料,灭菌方法不同:培养基用高压蒸气灭菌;接种环用火焰灼烧灭菌;双手用肥皂洗净,擦干后用75%酒精消毒;整个接种过程都在实验室无菌区进行。 (4)实验中控制温度的方法: ①还原糖鉴定:水浴煮沸加热 ②酶促反应:水浴保温 ③用酒精溶解叶中的叶绿素:酒精要隔水加热 ④DNA的鉴定:水浴煮沸加热 ⑤细胞和组织培养以及微生物培养:恒温培养 2.斐林试剂、班氏试剂与尿糖试纸 这三种物质均可用来检验含醛基的有机物的存在,在医学上用来检验糖尿病,其原理均是利用了Cu2+的氧化性把醛基氧化,但成分略有不同: 斐林试剂:即硫酸铜、氢氧化钠和酒石酸钾钠组成的蓝色混合溶液。
分为斐林试剂A和斐林试剂B,A为CuSO4溶液,B为氢氧化钠和酒石酸钾钠的混合溶液,使用时将A、B等体积混合即成斐林试剂。 班氏试剂:即硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠组成的混合液,又叫本尼迪克特(Benedict)试剂,它与醛反应的结果是与斐林试剂一致的,只是比斐林试剂更稳定,所以在临床化验中更常使用。
尿糖试纸:又叫硫酸铜试纸,呈白色,带蓝色斑点,用于糖尿病患者的尿糖测试。每片含硫酸铜20毫克,枸橼酸300毫克,碳酸钠80毫克,氢氧化钠235毫克。
尿糖试纸法快速、方便,试纸的正确使用方法为:将试纸条放在尿液中浸湿,一秒钟后取出,在一分钟内观察试纸的颜色,并与标准色板对照,根据不同的颜色来确定尿糖阳性的程度。 3.斐林试剂和双缩脲试剂的比较 相同点:①都由NaOH溶液和CuSO4溶液构成; ②斐林试剂甲液和双缩脲试剂A都为0.1g/mLNaOH溶液。
不同点:①CuSO4溶液浓度不一样:斐林试剂乙液为0.05g/mLCuSO4溶液, 双缩脲试剂B为0.01g/mLCuSO4溶液。 ②配制比例不一样。
③使用方法不一样:斐林试剂是甲、乙液一起混合后再使用, 双缩脲试剂则是先向待鉴定材料加入A试剂摇匀后,再加入试剂B。 ④鉴定的对象不一样:斐林试剂鉴定的是还原糖,双缩脲试剂鉴定的是蛋白质。
⑤反应本质及颜色反应不一样。 4.苏丹Ⅲ染液与苏丹Ⅳ染液的比较 都是用来鉴定脂肪。
苏丹Ⅳ染液更易溶于脂肪,所以染色更深,同时要求染色时间更短。 生物学中常用的试剂: 1、斐林试剂: 成分:0.1g/ml NaOH(甲液)和0.05g/ml CuSO4(乙液)。
用法:将斐林试剂甲液和乙液等体积混合,再将混合后的斐林试剂倒入待测液,水浴加热或直接加热,如待测液中存在还原糖,则呈砖红色。 2、班氏糖定性试剂:为蓝色溶液。
和葡萄糖混合后沸水浴会出现砖红色沉淀。用于尿糖的测定。
3、双缩脲试剂:成分:0.1g/ml NaOH(甲液)和0.01g/ml CuSO4(乙液)。用法:向待测液中先加入2ml甲液,摇匀,再向其中加入3~4滴乙液,摇匀。
如待测中存在蛋白质,则呈现紫色。 4、苏丹Ⅲ:用法:取苏丹Ⅲ颗粒溶于95%的酒精中,摇匀。
用于检测脂肪。可将脂肪染成橘黄色(被苏丹Ⅳ染成红色)。
5、二苯胺:用于鉴定DNA。DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色。
6、甲基绿:用于鉴定DNA。DNA遇甲基绿(常温)会被染成蓝绿色。
(甲基绿使DNA呈现绿色,吡罗红使RNA呈现红色。) 7、50%的酒精溶液:在脂肪鉴定中,用苏丹Ⅲ染液染色,再用50%的酒精溶液洗去浮色。
8、75%的酒精溶液:用于杀菌消毒,75%的酒精能渗入细胞内,使蛋白质凝固变性。低于这个浓度,酒精的渗透脱水作用减弱,杀菌力不强;而高于这个浓度,则会使细菌表面蛋白质迅速脱水,凝固成膜,妨碍酒精透入,削弱杀菌能力。
75%的酒精溶液常用于手术前、打针、换药、针灸前皮肤脱碘消毒以及机。
1.显微观察法:如“观察细胞有丝分裂”“观察叶绿体和细胞质流动”“用显微镜观察多种多样的细胞”等.
2.观色法:如“生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定”“观察动物毛色和植物花色的遗传”“DNA和RNA的分布”等.
3.同位素标记法(元素示踪法):如“噬菌体浸染细菌的实验”“恩格尔曼实验”等.
4.补充法:如用饲喂法研究甲状腺激素,用注射法研究动物胰岛素和生长激素,用移植法研究性激素等.
5.摘除法:如用“阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素或生长激素的作用”“雌蕊受粉后除去正在发育着的种子”等.
6.杂交法:如植物的杂交、测交实验等.
7.化学分析法:如“番茄对Ca和Si的选择吸收”“叶绿体中色素的提取和分离”等.
8.理论分析法:如“大、小两种草履虫的竞争实验”“植物向性动物的研究”等.
9.模拟实验法:如“渗透作用的实验装置”“分离定律的模拟实验”等.
10.引流法:临时装片中液体的更换,用吸水纸在一侧吸引,于另一侧滴加换进的液体.
细胞固定化方法有:Adsorption(吸附);covalent bonding(共价结合);Cross linking(交联);Entrapment(包埋)、Encapsulation(微胶囊) 。下面对这几种做具体介绍。
一、吸附法
1,原理
利用载体和细胞表面所带电荷的静电引力(van der Walls forces),使细胞吸附于载体上。吸附法可分为物理吸附和离子吸附两种。该法操作简单,固定化过程对细胞活性影响小。
2,载体的材料
采用吸附法固定细胞,所用的载体主要有:硅藻土、木屑、多孔玻璃、活性炭、
多孔陶瓷、离子交换树脂和等。塑料
3,影响吸附固定化的因素
(1)Z-电位
(2)细胞的性质和细胞壁的组成
(3)载体的性质
(4)pH
二、共价结合法
利用细胞表面的反应基团(如氨基、羧基、羟基、巯基、咪唑基)与活化的无机或有机载体反应,形成共价键将细胞固定。用该法制备的固定化细胞一般为死细胞。
三、交联法
利用双功能或多功能试剂与细胞表面的反应基团(如氨基、羧基、羟基、巯基、咪唑基)反应,从而使细胞固定。常用的交联剂包括:戊二醛、甲苯二异氰酸酯、双重氮联苯胺。
由于交联试剂的毒性,这一方法具有一定的局限性。
四、包埋法
包埋法是细胞固定化最常用的方法。包埋法可以分为:
1,微胶囊法:利用半透性聚合物薄膜将细胞包裹起来,形成微型胶囊;
2,凝胶包埋法:是在无菌条件下,将生物细胞和胶溶液混合在一起,然后再经过相应的造粒处理,形成直径为1-4mm的胶粒。
常用的包埋剂为:聚丙烯酰胺、琼脂、海藻酸、卡拉胶、二醋酸纤维、三醋酸纤维、明胶等。
五、固定化方法的比较
吸附法:条件温和、方法简便、载体可再生。但操作稳定性差。
共价法:操作稳定性高。但由于试剂的毒性,易引起细胞的破坏。
交联法:可得到高细胞浓度,但机械强度低,无法再生,不适于实际应用。
包埋法:细胞和载体间没有束缚,固定化后,细胞仍保持较高活力。但这类方法只适用于小分子底物。
细胞生物学的研究方法: 1. 显微成像包括直接成像和间接成像。
显微技术是细胞生物学最基本的研究技术, 包括光学显微技术和电子显微技术。在光学显微技术中要掌握几种常用显微镜成像的基本原理,包括普通双筒显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、暗视野显微镜、倒置显微镜。
2. 细胞化学技术:酶细胞化学技术、免疫细胞化学技术、细胞分选技术, 其中流式细胞分选技术是细胞生物学和现代生物技术中的重要技术。 3. 细胞工程技术是细胞生物学与遗传学的交叉领域,主要利用细胞生物学的原理和方法,结合工程学的技术手段,按照人们预先的设计,有计划地改变或创造细胞遗传性的技术。
包括体外大量培养和繁殖细胞,或获得细胞产品、或利用细胞体本身。主要内容包括:细胞融合、细胞生物反应器、染色体转移、细胞器移植、基因转移、细胞及组织培养。
4. 分离技术是一大类技术的总称,包括细胞组分的分离和生物大分子的分离, 。 5.分子生物学方法。
一、实验准备
(一)材料:长得较粗壮的幼苗,萝卜条或马铃薯条。
(二)用品:烧杯,试管,清水,盐水。
二、方法步骤
(一)取两块萝卜条或马铃薯条,分别放人盛有清水和盐水的烧杯中浸泡,过一段时间取出,可见清水中的萝卜条硬挺,而盐水中的萝卜条则软缩。这表明植物细胞可以吸水,也可以失水,并且吸水和失水与环境中溶液的浓度有关系。应注意此实验最好是在课前做好,或在上一节课时布置给学生。实验过程需要约20min。
(二)此实验也可用两株植物幼苗,分别将它们的根部插在盛有清水和盐水(或糖水)的两个试管内,大约20min左右,从试管里取出两棵幼苗进行比较,可见清水中的幼苗硬挺,而盐水(或糖水)中的幼苗则萎蔫了。这同样可以证明植物细胞可以吸水,也可以失水。此实验同时还说明了土壤溶液浓度过大或施肥过量影响根吸收水分的道理。
三、教学建议
植物细胞吸水实验既是教材中《根对水分的吸收》一节的演示实验,又是这一节课的引言。本实验大约需要20min左右的时间。因此,可以发动学生在课前自己用生活中常用的器皿开展实验,然后拿到课堂上演示。在演示时,应在实验材料的后面加一张白纸作为背景,以便使学生能观察清楚。
只找到一份
根据每个细胞有一定的重量而设计的。
它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。将一定体积的样品通过离心或过滤将菌体分离出来,经洗涤,再离心后直接称重,求出湿重,如果是丝状体微生物,过滤后用滤纸吸去菌丝之间的自由水,再称重求出湿重。
不论是细菌样品还是丝状菌样品,可以将它们放在已知重量的平皿或烧杯内,于105℃烘干至恒重,取出放入干燥器内冷却,再称量,求出微生物干重。如果要测定固体培养基上生长的放线菌或丝状真菌,可先加热至50℃,使琼脂熔化,过滤得菌丝体,再用50℃的生理盐水洗涤菌丝,然后按上述方法求出菌丝体的湿重或干重。
除了干重、湿重反映细胞物质重量外,还可以通过测定细胞中蛋白质或DNA的含量反映细胞物质的量。蛋白质是细胞的主要成分,含量也比较稳定,其中氮是蛋白质的重要组成元素。
从一定体积的样品中分离出细胞,洗涤后,按凯氏定氮法测出总氮量。蛋白质含氮量为16%,细菌中蛋白质含量占细菌固形物的50%一80%,一般以65%为代表,有些细菌则只占13%一14%,这种变化是由菌龄和培养条件不同所产生的。
因此总含氮量与蛋白质总量之间的关系可按下列公式计算:蛋白质总量=含氮量*6.25核酸DNA是微生物的重要遗传物质,每个细菌的DNA含量相当恒定,平均为8.4*`10^(-5)`NG。因此从一定体积的细菌悬液中所含的细菌中提取DNA,求得DNA含量,再计算出这一定体积的细菌悬液所含的细菌总数。
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