实验：高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动

1 / 20 实验：高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 实验二高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 从容说课 该实验对于理解细胞的结构和功能一节有着非常重要的意义。因为，叶绿体是绿色植物叶肉细胞中进行光合作用的场所，是一种光能自养型的生产者所必备的细胞器，同时，该实验也是培养学生使用高倍镜进行实物观察的起始教学。教材中讲到：高等植物的叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形，脱开教材上画的模式图，在植物体内是怎样的呢 ?此实验正是学生获得直观感性知识的必要环节。 教材把本实验安排在 “ 细胞质的结构和功能 ” 之后，其目的就是要趁热打铁，以叶绿体为例掌握细胞质中细胞器的结构和功能。并详细地从实验原理、目的要求、材料用具、方法步骤和实验结果 (结论 )等方面作了安排和介绍，特别是方法步骤，从临时装片的制作 (取材、制片 )到用显微镜观察 (低倍镜观察、高倍镜观察、绘图 )叙述的非常条理，只是 “ 为何这样 ?” 的问题需要在教学过程中进一步挖掘。 原生质是指细胞内有生命的物质，分化为细胞膜、细胞质和细胞核。细胞质是指细胞膜以内、细胞核膜以外，包括叶绿2 / 20 体等细胞器的全部原生质，是新陈代谢的主要 场所，是生命活动的大舞台。教材中详细解释了细胞质的概念并介绍了其组成成分。即： 这些生命物质相依相伴，处于一种动态的变化过程，这也正是该实验所验证的核心问题。实验的成功将对光合作用、呼吸作用、内环境稳态以及人和动物的三大营养物质代谢具有重要的指导性意义。 完成该实验的关键要注意三点：一是选择什么样的材料；二是临时装片的制作；三是显微镜的正确使用。实验材料要具有代表性和典型性，最好用苔藓的小叶 (或菠菜叶 )，材料要提前准备并加以养殖，采集时应选择潮湿阴凉的墙根、林地等处，连根挖起，带土栽培，且放在阴凉处 ，时常润水，以备选用。装片制作时，若是苔藓，镊取其一片小叶即可；若用菠菜的叶，在撕取下表皮时，一定要稍带些叶肉，因为我们所观察的叶绿体就分布在叶肉细胞中，否则很难如愿以偿。显微镜的使用，在初中虽已学过，但因时间相隔太久，仍需在实验前进行必要的强调和训练。否则，依学生的心理特点，有很大的好奇心和较强的求异思维，很容易直接使用高倍镜，结果目中无 “ 像 ” ，影响实验结果，或因方法步骤有误，损坏显微镜。 此外，该实验从操作程序上来分析，并不十分复杂，时间上3 / 20 也不需要太久。因此，除教材上所给的讨论题外，教师还可以结合实验 过程穿插一些问题，一则紧扣教材内容，可以调动学生积极思维的能动性；二则围绕实验得失，可使学生总结成功的经验和失败的原因，进而明白科学实验及科学研究的艰难性。 教学目标 知识目标 识记： 1.高倍镜观察叶绿体的原理。 2.观察细胞质流动的实验原理。 3.高倍镜观察叶绿体的方法步骤。 4.细胞质是流动的。 理解： 1.提前处理实验材料的原因。 2.细胞质流动的生理原因。 应用： 1.低倍镜和高倍镜的操作和使用。 2.叶绿体的形态、分布和细胞质和流动的生理意义。 3.绘制视野中叶绿体 的形态分布图。 能力目标 1.初步掌握高倍镜的使用方法，科学熟练地制作临时装片。 2.规范能动地使用显微镜，准确清晰地在低倍镜下找到叶肉细胞，并在高倍镜下找到叶绿体，简要绘出叶肉细胞中叶绿体的形态图。 3.短时间内熟练制作出临时装片，并分析判断实验得失的原4 / 20 因。 情感目标 1.通过学生自己动手用显微镜对叶绿体的观察和绘图，通过细胞质流动的微观验证与原生质的功能关系，培养学生对生物体的结构和功能相统一的观点、培养学生实事求是的态度、培养学生辩证唯物的世界观和科学的人生观。 2.通过材料的采集、养殖 和实验过程中的分工合作，培养学生的集体合作精神和科学探究精神。 重点 落实方案 重点 1.实验原理和方法步骤，细胞质流动。 2高倍镜的使用方法。 落实方案 1.指导学生课前预习，理解实验原理。 2.板书提示实验操作步骤，启发学生理解黑藻事先处理的原因和方法。 3.增设对照演示实验，使学生明白在不同条件下细胞质的流动情况不同。 难点 突破策略 难点 1.临时装片的制作和高倍显微镜的使用。 2.细胞质的流动。 5 / 20 突破策略 1.指导学生抓典型，进行 “ 镊叶 ” 或 “ 撕皮 ” ，寻找靠近叶脉的叶肉细胞进行观察。 2.引导学生寻找参照物，即先找到细胞质中的作为参照物。 3.教师演示高倍显微镜的使用方法。 材料用具 材料：苔藓类叶 (或菠菜叶 )、新鲜黑藻。 用具：显微镜、载玻片、盖玻片、滴管、镊子、刀片、培养皿、台灯、铅笔。 实验指导 指导学生预习教材：在讨论过叶绿体的结构和功能之基础上理解实验原理，熟记方法步骤，特别是临时装片的制作关键和高倍镜使用方法，要先从理论上弄懂、记住。 指导学生现场操作：一是取材制片，苔藓类植物叶子薄而小，直接取一个小叶片即可；菠 菜叶下表皮是菠菜叶的背阳面，叶绿体大而少，撕取时要少带些叶肉。当然，实验时应首选葫芦藓、墙藓的叶为宜。二是制片时要随时保持有水状态，如果叶绿体失水，就缩成一团，无法观察叶绿体的形态和分布。三是高倍镜的使用，先移动装片，将观察物放在视野中心，转动转换器，调节细准焦螺旋。 指导学生大胆动手：当学生理解了叶绿体的微观性和显微镜的精密性之后，可能迟迟不敢动手，所以，教师要鼓励大家6 / 20 大胆动手、精心制片、仔细观察、认真绘图。 指导学生预习：结合课文中细胞质的组成成分，联系叶绿体等细胞器结构功能，理解细胞质流动的意义， 熟记实验原理，理性掌握实验的方法步骤，做到心中有数。 指导学生观察：在学生观察之前，教师应启发性地告诉学生寻找靠近叶脉部位的细胞进行观察，此处细胞水分供应充足，容易观察到细胞质的流动，细胞质的流动以叶绿体作为参照物容易看清。观察时用眼睛注视叶绿体来观察细胞质流动的速度和方向。 增加演示实验：在讲台上摆放三台显微镜，分别演示 “ 不同外界条件下细胞质的流动情况 ” 。即：缺水（萎蔫）、光照（强光照射）、化学刺激（用质量分数为 5%的盐酸刺激过）三种不同条件下黑藻叶的装片。让学生轮流走上讲台观察三种情况下细胞质的流动 情况，使学生了解细胞质的流动不是一成不变的，而不同的外界条件下，细胞质的流动速度不完全一样。 课时安排 1 课时 教学过程 导课 课堂上我们讨论了叶绿体的形态、结构和功能，也从理论上明确了叶绿体在植物体和植物细胞中的分布。今天，咱们就7 / 20 来验证一下叶绿体的形态和分布。并以叶绿体为参照、验证细胞质的运动情况 (出题 )。 教学目标达成 实验二用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动 一、制作临时装片 教师板书： 取材培养皿载玻片盖玻片 学生操作：按黑板上程序和教材上的具体方法认真 操作，注意同一实验组的同学要协调合作，大胆动手。 教师指导： (巡回提示 ) (1)若撕取菠菜叶表皮，一要分清上下，撕取下表皮；二要稍带些叶肉，但不能太多 (看上去透明发绿为宜 )。 (2)装片制成后要随时保持有水的状态。 二、用显微镜观察 教师板书： 对光放片低倍镜高倍镜对照镜 1.低倍镜观察 学生操作：按黑板上的程序和教材中的具体方法一步步地完成，绝对不能急于求成而直接换上高倍镜，那样只能适得其反。 即：对光放片低倍镜观察 (找叶肉细胞 ) 教师指导： (集体强调 ) 8 / 20 (1)首先应使低倍镜正对通光 孔，光线强时，用平面镜对准光源；光线弱时，用凹面镜对准通光孔。然后用左眼向目镜内注视，右眼应睁着 (以便看着绘图 )，当从目镜内可以看到一个明亮的圆形视野即对光完毕。 (2)按放好装片后，标本要正对通光孔中心，再用低倍镜找到所要观察的物像后，微调细准螺旋，直到看清叶肉细胞。 2.用高倍镜观察 学生操作：按黑板上的程序和教材上具体方法，小心操作，细心观察。 即：转转换器调节细准焦螺旋找叶绿体 教师指导： (1)换高镜时转动转换器要听到 “ 嘎当 ” 一声。 (2)细准焦螺旋的调节幅度不宜过大。 (3)分清 视野中哪是细胞轮廓，哪是叶绿体，找到绿色的叶绿体。 3.对照演示观察 教师演示：把提前处理好的三个装片分别在讲桌上用显微镜(三台 )调好，一方面向学生演示高倍镜的使用方法，另一方面待学生与自己的实验结果比较观察。 学生观察：排队轮流上讲台，分别观察教师演示好的三种条件下的装片。 (1)强光 (200W 灯照 5min)下的装片； 9 / 20 (2)弱光 (25W 灯照 10min)下的装片； (3)黑暗处理过的装片。 教师指导： (向学生提出思考提纲 ) (1)三种状态下，所看到的叶绿体的形态和分布有何不同 ? (2)不 同条件下的叶绿体形态为何不同 ? (3)与自己的实验结果有什么异同 ? 三、绘制简图 学生操作：看完演示镜片后，各就各位，重新调配自己的显微镜，并依自己显微镜观察到的现象，在实验报告上用铅笔描绘。 教师指导： (1)实事求是，科学准确地描绘； (2)只画出一个叶肉细胞中的叶绿体； (3)大小比例要匀称，并说明放大的倍数。 四、结论与讨论 学生归纳：将观察到的现象和得出的结论填写在实验报告单上。 学生讨论：在学生收拾仪器、清洗用具的同时，教师组织学生再讨论如下问题，并启发学生根据课堂所学内 容和实验结果踊跃作答。 1.细胞质中的叶绿体是否静止不动，为什么 ? (要求答出 )叶绿体在细胞中是运动的。因为，光照强度变化10 / 20 时，叶绿体可随时改变椭球体的方向，这是一种功能性和保护性的适应。何况细胞质本身也是流动的。 2.叶绿体的形态和分布与其功能有何关系 ? (要求答出 )叶绿体是进行光合作用的细胞器。椭球形、球形的表面积最大，光线强时，叶绿体以侧面向着光源，以防灼伤；光线弱时，叶绿体以正面向着光源，吸收大量光能。靠近细胞壁 (膜 )分布，可以缩短叶绿体与光源的距离，减少能耗。这样的形态与分布都有利于光合作用 的进行。 3.有的人 (组 )用低倍镜观察装片时，看到了很多清晰透亮、两两相对的半月形细胞，请问这是叶肉细胞吗 ?为什么 ? (要求答出 )不是。因为，这些细胞是表皮中组成气孔的保卫细胞。问题出在制作临时装片时或选取的小叶太厚大；或撕取下表皮时没稍带上叶肉，仅仅撕下了叶片的下表皮；或装片没有推动到带叶肉的部位。 五、黑藻临时装片的制作 教师板书： 黑藻植株一枚嫩叶载玻片盖玻片 学生操作：按黑板上的程序和教材上的具体步骤进行操作。注意： “ 水 ” 中的黑藻上取一片小叶放在载玻片的 “ 水 ” 滴中。 教师指导： (巡回指导 )教师在指导学生规范操作的同时，向学生提出如下思考提纲，以供同学们分析： 11 / 20 (1)培养皿中的黑藻为什么要在光下培养 ? (2)为什么制片时叶片必须保持有水状态 ? 答案： (1)光下培养，黑藻的代谢旺盛，而细胞质是代谢的场所，流动较快，容易观察。 (2)水是细胞质的重要成分，特别是细胞质基质，只有在水分充足的情况下，流动才快，才容易观察。 六、用显微镜观察 学生操作：按实验二的方法，自己完成低倍镜下的观察实验，巩固 “ 对光一 放片一 观察 ” 等操作技法。 教师指导：巡回到不熟练或不规范的小组给以提示或纠正。如提示以下几点： (1)镜简下降时，眼睛要看着物镜，注意物镜与装片的距离，以免损坏镜头。 (2)准焦螺旋的使用，要左右手同时转动，切忌用一只手只转动一边。以免损坏螺旋。 (3)要在视野中观察到黑藻小叶片的叶肉细胞，切不可直接使用高倍镜。 教师评价：对操作规范的小组和同学给予表扬；对在低倍镜下找到 “ 叶肉细胞 ” 的小组和同学给予肯定；对尚未找到的小组和同学给予鼓励和帮助。 学生操作：学生在回忆实验二高倍显微镜的使用方法基础上自行操作高倍显微 镜，独立完成高倍镜的调节、观察过程。 12 / 20 教师指导：巡回中对束手无策的小组同学给予启发，并作如下提示： (1)“ 转换 ”“ 细调 ”“ 找目标 ” 。 (2)寻找靠近叶脉的细胞中的 “ 目标 ” 。 (3)以 “ 目标 ”( 叶绿体 )为参照观察细胞质的流动情况。 教师评价：请看到叶绿体的小组同学举手。教师对 “ 完成 ” 实验的小组进行检查，正确的给予表扬，并请该组同学帮其他组调节显微镜。 学生观察：以叶绿体为参照，在高倍镜下的视野中观察细胞质是否流动，方向如何 ? 教师指导：若发现哪些小组的视野中确实看到了细胞的叶绿体，但很难看出细胞质的运动现象，立即提示学生采取如下办法： (1)增加光照 (灯光、日光 15 20min)。 (2)提高盛放黑藻材料的水温 (20 25) 。 (3)切伤一小部分小叶。 根据时间需要可选择其中的一种方法重新观察 (或重新制片 )，若课时不够，课后来实验室补做，直到实验成功。 七、对照演示观察 教师演示：一方面巩固高倍显微镜的使用方法，更重要的是让学生观察三种不同外界条件下细胞质的流动情况。在讲台上编号演示三台显微镜，并向学生说明如下： 13 / 20 (1)一号镜为强光照射过的黑藻 (光照 )。 (2)二号镜为萎蔫的黑藻 (缺水 )。 (3)三号镜为质量分数是 5的盐酸刺激过的黑藻 (化学刺激 )。 学生观察：学生轮流有序地到讲台上依号进行观察。自觉对照自己的实验结果，以待做出科学的结论。 八、结论与讨论 教师演示：利用学生观察演示装片的时间，演示题例投影片，列出如下 3 个讨论题： 1黑藻细胞的细胞质是如何流动的 ? 答案：黑藻细胞的细胞质是沿着细胞壁 (膜 )以一定的速度和方向环形流动的。 2下列操作中不属于加快黑藻细胞质流动速度的方法是 () A放在光下培养 B放在 20 25 水中 c煮沸 D切伤小叶片的小部分 答案： c 3细胞质流动对活细胞完成各项生命活动有何生理意义 ? 学生讨论：学生在收拾仪器的同时，根据屏幕上的习题，七嘴八舌的讨论作答。 答案： 有利于细胞内物质的运输和细胞器的移动，为细胞内新陈代谢的各种生化反应提供所需的物质条件； 加快细胞质与外界环境以及细胞质中各细胞器之间的物质能量交14 / 20 换，促进细胞新陈代谢的顺利进行。 师生归纳： (结论 ) 叶片在饱和水分的状态下，细胞质不停地流动，其流动的方式是环形不均衡，流动的速度因外界环境条件的不同而有快慢的 差异。 教学目标巩固 1.归纳显微镜的使用要领 为了规范学生对显微镜的操作方法，实验结束后，教师再完整地演示一遍显微镜观察的全过程，并不时地向学生传授一些操作技能和要领： (1)对光时要 “ 三转 ” ，即转动转换器、转动遮光器、转动反光镜； (2)寻找物像时一看二降三反向，物像清晰调细望，即从侧面看着物镜，转动粗准焦螺旋下降镜筒至近装片处，然后再看着目镜反向旋转粗准焦螺旋至看到物像，进而再微调细准焦螺旋，直至看清物像。 2.临时装片制作过程的巩固 (口头作答 ) 制作菠菜叶的临时装片时，应取菠菜叶的下表皮并 稍带些_放入盛有 _的培养皿中，装片中的叶片不能 _，要随时保持 _状态。 答案：叶肉清水放干有水 3.显微镜观察叶绿体过程巩固 (口头作答 )： 用低倍镜观察叶绿体时，转动显微镜的 _，使用_对光，用 _眼注视目镜内的视野，找到15 / 20 _细胞，并将观察目标移至视野的 _；使用高倍镜观察时，转动 _，让高倍镜正对着 _，将 _准焦螺旋轻轻向 _时针方向转动，让_略为上升，就可以看清楚了。 答案：转换器大光圈左叶片中央转换器叶肉细胞细反镜筒 4实验结果分析巩固 实验中我们发现，采集的黑藻叶中那些生长旺盛、植株肥大、茎粗壮、叶片肥厚且色泽鲜绿的不如那些长势较弱、茎细、叶薄且色素淡绿 (淡黄 )的植株的叶片实验效果好。这是因为黑藻叶片的细胞呈立体多层排列，叶片越肥厚，叶片中的细胞层数越多，其每个细胞中的叶绿体等细胞器不仅数量多，体积也大，整个细胞呈饱满状态。而那些长势相对较弱的黑藻叶片的细胞则相反。用显微镜观察时，长 势较弱的黑藻叶肉细胞质的流动就比生长旺盛的黑藻叶肉细胞质的流动更为明显。 细胞质的流动受外界条件的影响很大。当外界温度低或光线暗的情况下，细胞质流动的慢，在显微镜下不能看到叶绿体有明显的位移；而当温度高或光线强的情况下，细胞质流动的较快，在显微镜下，可明显地观察到叶绿体随细胞质的流动而在细胞中做川流不息的逆时针 (也有少数细胞作顺时针运动 )运动。 在相同的外界条件下，细胞质的流动速度也不尽相同。靠近16 / 20 叶脉处的细胞，其细胞质流动较快，观察时很容易看到细胞质的流动，远离叶脉的区域，其细胞的细胞质流动较慢，观察时 很难看到细胞质的流动。 5实验步骤归纳巩固 教师演示：出示图解投影片。 观察细胞质流动的全过程，以上述步骤为主线，注重每一环节的操作要领，特别是制片时选择材料过程和观察时高倍镜使用的要领。 6显微镜操作原理巩固 教师演示：出示题例投影片。 例题 下列关于显微镜的使用不正确的是 () A观察装片时，先低倍镜后高倍镜是因为低倍镜下容易找到观察的目标 B换用高倍镜后视野将会变暗。为提高亮度，可放大光圈或换平面镜为凹面镜采光 c低倍镜下的视野中，右上角有一不清晰物像，此时应换用高倍镜 井调节细准焦螺旋 D观察细胞质流动时不需用高倍镜。因为作为参照物的叶绿体较大 分析：本题主要是考查显微镜操作的科学原理。低倍镜下看到的实际目标范围较大，细胞数目较多，容易寻找你所要观17 / 20 察的具体目标。换上高倍镜一般视野变暗，可适当放大光圈或换上凹面镜，以使更多的光线进入视野或聚集更多的光线。低倍镜下视野中，右上角有一不清晰的像，应向右上移动装片并调节细准焦螺旋，而不应当换用高倍镜。若此时换用高倍镜，由于聚焦放大之故，该物像将可能跑到视野之外。关于何时使用高倍镜，要看其研究对象 (目标 )的大小，而细胞质的流动 是以叶绿体为参照物，而叶绿体虽在细胞器中较大、颜色明显，但在低倍镜下是不易看到的，何况细胞的体积本身就不大。 答案： cD 布置作业 1.叶绿体存在于绿色植物的 () A.根尖细胞 B.叶上表皮细胞 c.叶肉细胞 D.叶下表皮细胞 答案： c 2.用显微镜观察葫芦藓叶的装片时，为使视野内看到的细胞数目最多，应选用 () A.目镜 5 物镜 10B. 目镜 10 物镜 15 c.目镜 5 物镜 40D. 目镜 10 物镜 40 答案： A 3.不做处理的活细胞，在光学显微镜下可以看见的细胞器是() 18 / 20 A.内质 网 B.线粒体 c.叶绿体 D.核糖体 答案： c 4.将显微镜的低倍物镜转换成高倍物镜并寻找物像的过程中，不应出现的操作过程是 () A.转动细准焦螺旋 B.转动粗准焦螺旋 c.转动转换器 D.调节反光