高中植物細胞有絲分裂實驗的探索

馮芝華

【內(nèi)容摘要】在高中生物的學(xué)習(xí)過程中，由于生物知識的抽象性，很多我們無法很好地理解生物課本中的知識，這就需要安排一些動手操作的實驗內(nèi)容，讓我們在親身操作的過程中驗證課本上學(xué)習(xí)到的知識，加深對知識的理解，從而能夠更加靈活地運用知識。植物細胞的有絲分裂過程是課本中的重點內(nèi)容，同時也是一個很典型的實驗，我們可以通過觀察植物細胞的有絲分裂來幫助自己理解。

【關(guān)鍵詞】高中生物 植物細胞 有絲分裂 實驗 探索

在高中生物的學(xué)習(xí)中，植物細胞有絲分裂既是高考考查的重點內(nèi)容，同時也是實驗中的一個重要部分。觀察植物細胞的有絲分裂時，通常選用由洋蔥根尖切片制成的臨時裝片，通過顯微鏡對其中的根尖細胞進行觀察。由于實驗材料選取的不同，觀察到的植物細胞有絲分裂現(xiàn)象的數(shù)量也就不同，與此同時，實驗的觀察結(jié)果還受到實驗材料選取的時間、染色液的化學(xué)成分以及環(huán)境溫度等等。為了幫助我們更清晰、明確地觀察到有絲分裂的現(xiàn)象，接下來本文將對觀察植物細胞有絲分裂的實驗進行深入探討，詳細講述實驗過程以及結(jié)果。

一、實驗材料的準備

為了更好地觀察到植物細胞有絲分裂的過程，需要選擇恰當?shù)膶嶒灢牧?。由于洋蔥根尖細胞的生長周期較短，在實驗室中用較短的時間就可以培育大量的洋蔥根尖。同時，洋蔥根尖細胞容易被染色劑著色，便于我們在顯微鏡下進行觀察。因此，本實驗選擇洋蔥根尖作為觀察的對象。在購買質(zhì)量較好、生長力旺盛的洋蔥之后，將洋蔥鱗莖盤上的老根以及周圍的外部組織切除，將處理好的洋蔥放在裝有清水的燒杯之上，確保杯中的清水能夠剛好觸及洋蔥的鱗莖盤。將洋蔥置于通風(fēng)良好、溫度保持在20～25度的環(huán)境之中培育，保持每天更換一次燒杯中的水，5天之后洋蔥便可以長出3～4厘米的幼根。

長度在3厘米左右的洋蔥根尖非常有利于實驗的觀察，這時便可以對洋蔥根尖進行染色。對洋蔥根尖進行染色需要濃度為0.2%和0.05%的龍膽紫染液和10%的鹽酸解離液。首先將洋蔥根尖剪成2～3mm的小段，放置在裝有10%的鹽酸解離液的培養(yǎng)皿中進行解離，時間應(yīng)當控制在3～5分鐘左右。隨后將洋蔥切片取出，放入清水中漂洗后取出放置在干凈的載玻片上，用0.05%的龍膽紫染液對洋蔥切片進行染色，時間控制在三分鐘。隨后蓋上蓋玻片，用吸水紙在蓋玻片一端進行吸引，吸去多余的染液，再用拇指輕輕按壓蓋玻片，讓根尖細胞相互分開，注意不要將蓋玻片弄碎。

二、實驗的操作過程及實驗現(xiàn)象

在制作好洋蔥根尖細胞的標本之后，使用顯微鏡對洋蔥根尖中的植物細胞進行觀察。首先應(yīng)當使用低倍鏡進行觀察，獲取較大的觀察視野，在找到根尖的分生組織細胞所在區(qū)域之后再使用高倍鏡進行有絲分裂過程的仔細觀察。

上圖是高倍顯微鏡下觀察到的洋蔥根尖細胞有絲分裂的不同過程。左上角的第一幅圖為植物細胞有絲分裂的間期，可以清楚地從顯微鏡觀察到植物細胞內(nèi)有一個很大的細胞核，此時染色質(zhì)還沒有非常固定的形態(tài)。接下來植物細胞開始進行著DNA分子的復(fù)制以及相關(guān)蛋白質(zhì)的合成，此時還是以染色質(zhì)的形式存在。隨后有絲分裂進入前期，細胞核的核膜逐漸消失，核仁逐漸解體，這是染色質(zhì)盤繞形成染色體，一條染色體上有兩條姐妹染色單體，二者共用一個著絲點，同時由細胞的兩極向內(nèi)發(fā)射出紡錘絲，進而構(gòu)成紡錘體。隨后有絲分裂進入中期，這是觀察染色體形態(tài)及數(shù)目最好的時期，此時染色體著絲點的兩側(cè)與紡錘絲相連，整齊地排列在赤道板上。隨著紡錘絲的不斷牽引，有絲分裂開始進入后期。在此階段中，著絲點開始分裂，因此一條染色體上的姐妹染色單體開始分開，形成兩條子染色體，染色體數(shù)目加倍。隨后，紡錘絲牽引著子染色體不斷向兩極移動，進入了有絲分裂的末期。在有絲分裂的末期，染色體變回染色質(zhì)的形態(tài)，紡錘體逐漸消失，出現(xiàn)了新的核膜、核仁。同時，在赤道板的位置形成了新的細胞板，逐漸擴展形成細胞壁，最終完成有絲分裂，形成了兩個子細胞。

三、優(yōu)化生物實驗教學(xué)的策略

在高中生物的學(xué)習(xí)過程中，由于實驗的機會比較寶貴，我們在實驗課前認真做好實驗的預(yù)習(xí)。我們首先要掌握實驗所涉及的基本知識，例如在進行植物細胞有絲分裂的觀察實驗之前，我們要對細胞分裂的各個時期有一定的了解。只有我們有知識上的基礎(chǔ)，才能在實驗的預(yù)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)實驗的要點、準備實驗材料的過程中需要注意的問題等。這不僅能夠保證實驗順利地進行，而且能起到引導(dǎo)我們深入思考的作用。與此同時，為了提高我們預(yù)習(xí)的效率，教師也應(yīng)對實驗預(yù)習(xí)教案進行優(yōu)化。教師可以采用圖表式的教案幫助我們進行預(yù)習(xí)，該預(yù)習(xí)教案應(yīng)涉及實驗原理、實驗流程、實驗現(xiàn)象以及實驗結(jié)果的分析，讓我們對實驗的重點一目了然，幫助我們把握預(yù)習(xí)的要點，大大提高了我們利用時間的效率。此外，教師還可以對實驗過程中我們的提問環(huán)節(jié)進行優(yōu)化。在實驗的提問環(huán)節(jié)中，經(jīng)常會因為我們沒有思考到位而導(dǎo)致冷場的現(xiàn)象，浪費了實驗課上的時間。為此，教師可以先給我們提供一些問題情境，讓我們對這些問題情境進行解讀，在為我們指引思考的方向的同時還留有一些想象的空間，鼓勵我們積極地進行提問，提高實驗課的質(zhì)量。

植物細胞的有絲分裂是高考考察的重點內(nèi)容，因此廣大師生應(yīng)當充分利用觀察細胞有絲分裂的實驗機會，借此加深對知識的理解，靈活掌握有絲分裂幾個時期的特點，為后面的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

（作者單位：山東省鄒城市第一中學(xué)）