植物生理学综合设计实验(2013级)

1、植物生理学综合设计实验植物生理学综合设计实验联联 系系 人：人：钟蕾钟蕾联系方式：联系方式：1590709681115907096811E-mail: E-mail: QQ: QQ: 28409280942840928094主要内容主要内容一、课程意义一、课程意义二、课程体系二、课程体系三、教学方案三、教学方案四、基础理论四、基础理论五、实验内容五、实验内容六、参考资料六、参考资料一、课程意义一、课程意义2006 2006 年年4 4 月月9 9 日日“中国科学与中国科学与人文论坛人文论坛”主题主题报告会上：报告会上：“高高等教育应重视学等教育应重视学生个性发展，保生个性发展，保护开发他们的好

2、护开发他们的好奇心，以人为本，奇心，以人为本，发挥主动性。发挥主动性。应应让学生在就学期让学生在就学期间参与科研，培间参与科研，培养他们的科学创养他们的科学创新的潜能新的潜能”。“自主创新关键在人才，培养人才关键自主创新关键在人才，培养人才关键在教育。创新教育观念和模式，深化教在教育。创新教育观念和模式，深化教育改革，育改革，培养具有创新精神和实践能力培养具有创新精神和实践能力的各类人才的各类人才”“ “ 要促进学生全面发展，坚持要促进学生全面发展，坚持能力为重。优化知识结构，着力提高能力为重。优化知识结构，着力提高学习能力、学习能力、实践能力、实践能力、创新能力，提创新能力，提高综合素质，高

3、综合素质，”。提高教学质量，提高教学质量，“ “ 要高度重要高度重视实践环节，提高学生实践能力。要视实践环节，提高学生实践能力。要大力大力加强实验加强实验、实习、实践和毕业设、实习、实践和毕业设计计( (论文论文) )等实践教学环节等实践教学环节” 学生在教师的指导下，借助于实验设备和实验手学生在教师的指导下，借助于实验设备和实验手段，选择适当方法，将预定实验对象的某些属性呈现出段，选择适当方法，将预定实验对象的某些属性呈现出来，进而来，进而揭示揭示实验对象的本质，实验对象的本质，加深加深对所学知识的理解对所学知识的理解和对新知识的探索，和对新知识的探索，获得获得感知、真知，促使智能发展感知、

4、真知，促使智能发展。实验教学的实质实验教学的实质自主自主性性 交互性交互性 情景性情景性 直观性直观性 实践实践性性 综合性综合性 探索性探索性 启发性启发性 创新性创新性协作协作性性 集体性集体性 科学性科学性实验教学的特点实验教学的特点( (相对于课堂理论教学相对于课堂理论教学) ) 培养学生综合判断能力、创造能力和独立工培养学生综合判断能力、创造能力和独立工作能力的重要途径作能力的重要途径 高等教育教学过程中实践性教学环节的重要高等教育教学过程中实践性教学环节的重要组成部分组成部分 抽象与具体、理论与实践相结合的过程。抽象与具体、理论与实践相结合的过程。实验教学的重要性实验教学的重要性实

5、验教学的目标实验教学的目标 使学生使学生掌握掌握基本的实验技能，提高实验能力基本的实验技能，提高实验能力 培养学生培养学生树立树立严肃认真的科学实验作风严肃认真的科学实验作风 加深加深对理论知识的理解、综合运用知识、开对理论知识的理解、综合运用知识、开拓创新拓创新总学时总学时/ /学分学分理论课理论课实验课实验课实验课实验课考查方式考查方式80/4.080/4.050503030不单独考查，常不单独考查，常作为平时成绩。作为平时成绩。64/4.064/4.040/2.540/2.524/1.524/1.5单独单独考查，考查，单独单独记学分记学分附属部分转变为独立课程附属部分转变为独立课程管理方

6、式改变管理方式改变教研室教研室江西农业大学国家植物生产江西农业大学国家植物生产实验中心实验中心二、课程体系二、课程体系内内 容容学时学时人数人数/ /组组类类 型型性质性质基基本本理理论论实验室守则实验室守则1 1必选必选试剂配制、仪器的原理与使用试剂配制、仪器的原理与使用植物生理实验的基本过程植物生理实验的基本过程1 1必选必选科技数据库与文献检索科技数据库与文献检索1 1必选必选数据分析与生物统计、报告撰数据分析与生物统计、报告撰写写实实验验部部分分植物叶片气孔运动的调节植物叶片气孔运动的调节8 84 4综合综合 可选可选矿质元素对植物的作用矿质元素对植物的作用8 84 4综合综合 可选可

7、选植物利用光能的生理基础植物利用光能的生理基础8 84 4综合综合 可选可选植物生长发育的激素调控植物生长发育的激素调控8 84 4综合综合 可选可选种子生理种子生理8 84 4综合综合 可选可选植物的成花诱导植物的成花诱导8 84 4综合综合 可选可选植物衰老的生理反应与防御植物衰老的生理反应与防御8 84 4综合综合 可选可选植物对逆境的生理响应植物对逆境的生理响应8 84 4综合综合 可选可选突变体的抗性筛选、分子鉴定突变体的抗性筛选、分子鉴定及表型分析及表型分析8 84 4创新创新 可选可选实验项目实验项目教学内容教学内容时间安排时间安排植物生理学实验基础理论植物生理学实验基础理论网络

8、资源自学结合网络资源自学结合教师释疑（第教师释疑（第1010周）周）植物利用光能的生理基础植物利用光能的生理基础（8 8学时）学时）综合实验一综合实验一( (第第1111周周) )植物对逆境的生理响应植物对逆境的生理响应（8 8学时）学时）综合实验二综合实验二( (第第1313周周) )矿质元素对植物的作用矿质元素对植物的作用（8 8学时）学时）综合实验三综合实验三( (第第1515周周) )如何开展综合实验如何开展综合实验 提出科学提出科学假设假设，如，如 “ “病虫害植株叶片叶绿素含量、光合病虫害植株叶片叶绿素含量、光合速率低于正常叶片速率低于正常叶片”及及“缺氮植株叶片氮素含量、硝酸缺氮

9、植株叶片氮素含量、硝酸还原酶活力低于正常叶片还原酶活力低于正常叶片”等；等； 根据根据本组本组设计思路对实验材料进行进行干旱、涝害、缺设计思路对实验材料进行进行干旱、涝害、缺素（需水培）、重金属污染等素（需水培）、重金属污染等处理处理，或，或选择选择好病虫害材好病虫害材料；料； 通过具体的实验过程取上述处理与对照材料进行相关指通过具体的实验过程取上述处理与对照材料进行相关指标标测定测定获得结果；获得结果； 对实验结果做出正确的解释与对实验结果做出正确的解释与分析分析，证实或推翻以上假，证实或推翻以上假设。设。实验观测实验观测(1) (1) 外观形态：外观形态：处理前后，观察植物的生长发育，处理

10、前后，观察植物的生长发育，如叶面积、株高、叶色、发育时期和开花结如叶面积、株高、叶色、发育时期和开花结实等。实等。(2) (2) 解剖结构：解剖结构：处理前后，用显微镜观察植物解处理前后，用显微镜观察植物解剖结构或细胞超微结构的变化。剖结构或细胞超微结构的变化。(3) (3) 生理过程：生理过程：光合速率、呼吸速率、蒸腾速率、光合速率、呼吸速率、蒸腾速率、根系吸收活力和物质运输速率等。根系吸收活力和物质运输速率等。(4) (4) 物质含量和酶活性：物质含量和酶活性：如糖、蛋白质、核酸、如糖、蛋白质、核酸、激素、叶绿素、水分激素、叶绿素、水分( (水势水势) )含量的变化和目含量的变化和目标酶活

11、性变化。标酶活性变化。1.1.不同植物种类或同一植物的不同品种不同植物种类或同一植物的不同品种2.2.改变植物生长发育的环境条件改变植物生长发育的环境条件 3.3.通过调节某个生理过程的强度通过调节某个生理过程的强度（1 1）施用激素类物质）施用激素类物质( (包括促进剂和抑制剂包括促进剂和抑制剂) )（2 2）外源加入某种物质）外源加入某种物质（3 3）转基因）转基因 如何进行实验处理如何进行实验处理如何进行实验材料种植如何进行实验材料种植可以利用各班可以利用各班“班级试验田班级试验田”培育玉米、烟草、萝卜、培育玉米、烟草、萝卜、黄瓜等农作物小苗，实验开始前一、两周移植至学黄瓜等农作物小苗，

12、实验开始前一、两周移植至学生寝室阳台，每组选取生育进度相同材料若干盆，生寝室阳台，每组选取生育进度相同材料若干盆，根据本组设计思路进行干旱、涝害、缺素（需水根据本组设计思路进行干旱、涝害、缺素（需水培）、重金属污染等处理，各综合实验均取处理与培）、重金属污染等处理，各综合实验均取处理与相应对照材料进行相关指标测定，最后可总结形成相应对照材料进行相关指标测定，最后可总结形成小论文小论文“干旱（缺素）处理对某某作物生长发育的干旱（缺素）处理对某某作物生长发育的影响影响” ” 。三、教学方案三、教学方案1 1 实验分组实验分组（1 1）按照）按照合作学习合作学习理论，由学习委员统筹将学理论，由学习委

13、员统筹将学生按不同性别及不同能力分成若干个小组（生按不同性别及不同能力分成若干个小组（每组每组4 4人，如植保人，如植保13011301班共班共1010组），组合组），组合名单名单由学习委员于开课前由学习委员于开课前3 3天天上交上交任课老师。任课老师。（2 2）因相关测定进行同时（上、下午）在）因相关测定进行同时（上、下午）在309309、310310实验室各需实验室各需2 2位同学制作标准曲线，综位同学制作标准曲线，综合实验二、三共需合实验二、三共需1616人次，采取人次，采取自愿自愿原则从原则从各小组抽取人员完成，名单需各小组抽取人员完成，名单需提前提前确定并与确定并与分组情况同时分组情

14、况同时上交上交任课老师。任课老师。三、教学方案三、教学方案2 2 教学组织教学组织（1 1）实验前按）实验前按组组进行进行实验设计实验设计，根据本组设计，根据本组设计思路及实验室安排按照样品需要量分上、下思路及实验室安排按照样品需要量分上、下午自行进行午自行进行样品采集样品采集（实验当天上午八点及（实验当天上午八点及下午两点半前，特殊实验设计除外）；下午两点半前，特殊实验设计除外）；（2 2）上午在）上午在310310实验室实验室提问提问环节结束（环节结束（9 9点左右点左右）后，）后，1 15 5组在组在310310实验室进行指标实验室进行指标测定测定，6 61010组在组在309309实验

15、室进行指标实验室进行指标测定测定；（3 3）下午在）下午在310310实验室集中实验室集中小结小结之后各组更换之后各组更换实验室（即实验室（即1 15 5组在组在309309实验室，实验室，6 61010组在组在310310实验室）进行实验室）进行测定测定；（4 4）测定相关指标同时）测定相关指标同时（上下午）在（上下午）在309、310实验室分别由实验室分别由2 2组同学制作当次实验组同学制作当次实验标准标准曲线曲线。同学制作标准曲线同学制作标准曲线3 3 教学设计教学设计方案方案1 1 教师课堂随机提问同学教师课堂随机提问同学课堂检查课堂检查“预习报告预习报告”后针对当次实验内容随机提问同

16、后针对当次实验内容随机提问同学（有的针对实验目的意义，有的考察实验原理，学（有的针对实验目的意义，有的考察实验原理，更多对于实验设计、实验步骤的具体设问），问题更多对于实验设计、实验步骤的具体设问），问题的提出按照网络资源提前公布的预习思考题的顺序，的提出按照网络资源提前公布的预习思考题的顺序，只是对于同学只是对于同学不按学号不按学号顺序，每人一题，难易不等，顺序，每人一题，难易不等，单独单独回答，现场评分。回答，现场评分。3 3 教学设计教学设计方案方案2 2 学生参与讲课学生参与讲课教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、实验步骤分组

17、设问作为实验步骤分组设问作为“学生参与讲课学生参与讲课”的提纲，的提纲，课堂检查课堂检查“预习报告预习报告”后由学生当场抽签决定具体后由学生当场抽签决定具体讲课内容，每组讲完均由教师更正或补充完善。讲课内容，每组讲完均由教师更正或补充完善。3 3 教学设计教学设计方案方案3 3 教师课堂分组提问同学教师课堂分组提问同学教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、实验步骤分组设问，课堂检查实验步骤分组设问，课堂检查“预习报告预习报告”后由学后由学生当场抽签决定回答问题组次；教师按照预习思考生当场抽签决定回答问题组次；教师按照预习思考题顺序提问全

18、班同学，一旦题顺序提问全班同学，一旦同学同学答复对某题有答复对某题有疑问疑问，请抽到该组问题的请抽到该组问题的同学回答同学回答，教师点评并将有关知，教师点评并将有关知识点补充完善，同时评分。识点补充完善，同时评分。教师课堂分组提问同学教师课堂分组提问同学4 4 植物生理学实验的基本过程植物生理学实验的基本过程实验设计：实验设计：合理，充分估计和降低误差。合理，充分估计和降低误差。样品采集：样品采集：代表性和典型性。代表性和典型性。制备样品：制备样品：提取、分离、纯化。提取、分离、纯化。分析测定：分析测定：选择合适的方法和技术。选择合适的方法和技术。数据处理：数据处理：最大限度的挖掘数据信息。最

19、大限度的挖掘数据信息。实验报告：实验报告：规范、简洁、完整规范、简洁、完整5 5 实验报告实验报告 实验前实验前撰写预习报告撰写预习报告 实验中实验中详尽记录过程详尽记录过程 实验后实验后完善报告内容完善报告内容如何进行实验预习如何进行实验预习载体载体1.1.教师课件及预习思考题教师课件及预习思考题2.2.其他网络资源其他网络资源动力动力1.1.实验材料的种植与处理实验材料的种植与处理2.2.教师课堂随机提问同学教师课堂随机提问同学3.3.学生参与讲课学生参与讲课4.4.教师课堂分组提问同学教师课堂分组提问同学如何撰写实验报告如何撰写实验报告预习报告预习报告言简意赅表述实验原理、实验材料、实验

20、设计、实验言简意赅表述实验原理、实验材料、实验设计、实验步骤等几部分，并设计制作好实验结果记录表格；步骤等几部分，并设计制作好实验结果记录表格；结果记录结果记录规范、简明扼要，可与预习报告使用不同颜色笔，便规范、简明扼要，可与预习报告使用不同颜色笔，便于区分、更正；于区分、更正；结果分析结果分析对于一个综合实验中对于一个综合实验中处理与对照之间及处理与对照之间及两个指标相互两个指标相互关系的描述，可用倍数或百分数表示。关系的描述，可用倍数或百分数表示。6 6 植物生理学实验考核体系植物生理学实验考核体系综合实验一、二、三评分标准（百分制）：综合实验一、二、三评分标准（百分制）：预习报告：预习报

21、告：充分体现实验设计，充分体现实验设计，2020分分提问环节：提问环节：随机提问，个别回答，随机提问，个别回答，1010分分操作规范：操作规范：水浴、测定等，水浴、测定等，1010分分实验态度：实验态度：仪器、试剂整理等，仪器、试剂整理等，1010分分标准曲线：标准曲线：本人本人1010分，同组成员分，同组成员2 2分分环境卫生：环境卫生：各组台面及地面，各组台面及地面，1010分分实验报告：实验报告：数据记录整理及结果分析数据记录整理及结果分析 3030分分实验理论实验理论1010分，每个综合实验各分，每个综合实验各3030分，共计分，共计100100分。分。 1. 1.基本原则基本原则 2

22、.2.基本方法基本方法 3.3.基本过程基本过程 四、基础理论四、基础理论1 1 基本原则基本原则 生命活动的基础是物理和化学过程生命活动的基础是物理和化学过程，任何生命活，任何生命活动机理都可用物理和化学的方法来研究，用化学的动机理都可用物理和化学的方法来研究，用化学的和物理的原理来解释，没有独立于物理、化学过程和物理的原理来解释，没有独立于物理、化学过程之外的生命过程。之外的生命过程。 结构和功能的统一结构和功能的统一，没有分子、细胞组织、器官，没有分子、细胞组织、器官和植物整体的结构，也就没有功能，因此要将结构和植物整体的结构，也就没有功能，因此要将结构和功能统一起来研究。和功能统一起来

23、研究。 微观与宏观的统一，微观与宏观的统一，要将分子要将分子细胞器细胞器组织组织器官器官植物体植物体群体各个水平的研究结合起来。群体各个水平的研究结合起来。1.1 1.1 充分准备充分准备试验前准备越充分，受益越多。试验前准备越充分，受益越多。充分充分预习预习实验内容，明确实验目的意义和有关的实验内容，明确实验目的意义和有关的实验技能，合理进行实验实验技能，合理进行实验设计设计并确定实验方案。并确定实验方案。实验时带上课本，以便解答实验中遇到的问题。实验时带上课本，以便解答实验中遇到的问题。开始实验前，考虑一下可能出现的安全问题及应开始实验前，考虑一下可能出现的安全问题及应采取的预防措施。采取

24、的预防措施。认真聆听教导，记下重点，必要时认真聆听教导，记下重点，必要时调整调整一下实验一下实验方案。方案。实验过程中要保持桌面整洁。实验过程中要保持桌面整洁。尽快完成实验报告并按时上交。尽快完成实验报告并按时上交。(1)(1)尽快补做遗漏的实验，最好在下次实验之前补上。尽快补做遗漏的实验，最好在下次实验之前补上。1.2 1.2 基本要求基本要求(1) (1) 记录实验结果记录实验结果A. A. 活页装订的活页装订的A4A4纸记事夹纸记事夹( (灵活方便但易丢失灵活方便但易丢失) )或或 记事本记事本( (没有线条、空白的比较好没有线条、空白的比较好) )B. B. 准备一支质量较好的准备一支

25、质量较好的HBHB铅笔或活动铅笔记录铅笔或活动铅笔记录 原始数据或绘制图表等原始数据或绘制图表等( (便于修改便于修改) )C. C. 油性记号笔油性记号笔( (玻璃器皿上做标记玻璃器皿上做标记) ) D. D. 优质的精细绘图优质的精细绘图/ /写字表用于图表定稿写字表用于图表定稿E. E. 完好的透明直尺绘图完好的透明直尺绘图( (边缘不能破损边缘不能破损) ) F. F. 定时器定时器 (2) (2) 计算器计算器A. A. 优先选用干电池供电的计算器，要具备基本的优先选用干电池供电的计算器，要具备基本的 数学或科学运算功能。数学或科学运算功能。B. B. 最好先是整个数学运算过程，便于

26、追踪查询错误最好先是整个数学运算过程，便于追踪查询错误C. C. 最好不要选用复杂的计算器最好不要选用复杂的计算器 1.3 1.3 健康与安全健康与安全 时刻谨记一切实验工作都必须在安全条件下时刻谨记一切实验工作都必须在安全条件下进行，将对自己和他人的危害降低到最小。进行，将对自己和他人的危害降低到最小。实验室工作的基本原则实验室工作的基本原则保证熟悉如何处理着火事故保证熟悉如何处理着火事故( (安全出口、启动报警器等安全出口、启动报警器等) )所有实验室应告知万一发生事故在哪可找到急救所有实验室应告知万一发生事故在哪可找到急救时刻穿着保护衣时刻穿着保护衣整洁的实验服整洁的实验服( (扣好纽扣

27、扣好纽扣) )、防护、防护镜镜严禁在实验室吸烟、饮食，以免吸入或误食污染物严禁在实验室吸烟、饮食，以免吸入或误食污染物使用移液管时，不要用嘴，应用洗耳球使用移液管时，不要用嘴，应用洗耳球小心使用玻璃仪器小心使用玻璃仪器了解危险化学药品的警告标志了解危险化学药品的警告标志使用危险化学药品用最小剂量，要在通风橱中操作使用危险化学药品用最小剂量，要在通风橱中操作操作时有条理，干净利落，考虑严密，避免事故发生操作时有条理，干净利落，考虑严密，避免事故发生每次实验完毕要进行彻底清理每次实验完毕要进行彻底清理 2.1 2.1 计数分析法计数分析法 2.2 2.2 测试分析法测试分析法 2.3 2.3 细胞

28、学方法细胞学方法 2.4 2.4 分子生物学方法分子生物学方法 2.5 2.5 其他方法其他方法 2 2 基本方法基本方法计数分析法是一种计数分析法是一种简单实用简单实用的方法，它通过对植物不的方法，它通过对植物不同的生长状态、不同的生命活动或不同处理下植物同的生长状态、不同的生命活动或不同处理下植物的响应情况进行直接的的响应情况进行直接的观察观察、测量测量、计数计数来描述结来描述结果，或者经过一定的统计分析来得出适宜的结论。果，或者经过一定的统计分析来得出适宜的结论。此外，计数分析法在植物的此外，计数分析法在植物的生长发育生长发育、植物激素的生、植物激素的生物测试、春化作用、光周期诱导等研究

29、中也广为应物测试、春化作用、光周期诱导等研究中也广为应用。用。 2.1 2.1 计数分析法计数分析法2.2 2.2 测试分析法测试分析法仪器分析实质上是物理和物理化学分析。其中，仪器分析实质上是物理和物理化学分析。其中，光学分析技术中的分光光度法尤其是光学分析技术中的分光光度法尤其是可见光分可见光分光光度法光光度法( (或比色法或比色法) )应用最为普遍，它多以化应用最为普遍，它多以化学变化过程中待测组分与试剂反应发生颜色的学变化过程中待测组分与试剂反应发生颜色的消长，通过仪器检测即可得知某组分的含量。消长，通过仪器检测即可得知某组分的含量。植物组织中多种组分如植物组织中多种组分如糖糖、可溶性

30、、可溶性蛋白质蛋白质、脂肪脂肪、维生素维生素及各种及各种营养元素营养元素、各种、各种酶酶的活性等都可的活性等都可应用该方法进行定量测定。应用该方法进行定量测定。 光学光学/ /谱分析法谱分析法是是指在光指在光( (或其它能量或其它能量) )的作用的作用下，通过测量物质产生的吸收光、散射光或发射下，通过测量物质产生的吸收光、散射光或发射光的波长和强度来进行分析的方法。光的波长和强度来进行分析的方法。1.1.紫外紫外- -可见吸收光谱分析可见吸收光谱分析2.2.红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析3.3.核磁共振波谱分析核磁共振波谱分析5.5.原子发射光谱分析原子发射光谱分析4.4.原子吸收光谱分析原

31、子吸收光谱分析6.6.激光拉曼光谱分析激光拉曼光谱分析7.7.分子发光分析分子发光分析光光学学/ /谱谱分分析析法法(1) (1) 紫外吸收光谱：紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围电子跃迁光谱，吸收光波长范围200200400 400 nm(nm(近紫外区近紫外区) )，可用于结构鉴定和定量分析。，可用于结构鉴定和定量分析。(2) (2) 可见吸收光谱：可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围电子跃迁光谱，吸收光波长范围400400800 800 nmnm，主要用于有色物质的定量分析。，主要用于有色物质的定量分析。 (3) (3) 红外吸收光谱：红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长

32、范围分子振动光谱，吸收光波长范围2.52.51000 1000 um,um,主要用于有机化合物结构鉴定。主要用于有机化合物结构鉴定。朗伯朗伯比耳定律比耳定律 布格布格(Bouguer)(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)(Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系系(Ab)(Ab)； 18521852年比耳年比耳(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系吸收物浓度之间也具有类似的关系(Ac)(Ac)； 二者的结合称为朗伯二者的结

33、合称为朗伯比耳定律，其数学比耳定律，其数学表达式为：表达式为： A Alg(lg(I I0 0/ /I It t )= b c )= b c 电化学分析：电化学分析：应用电化学的基本原理和实验技术，应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质来测定物质组成及含量的分析方依据物质电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化学。法称为电化学分析或电分析化学。重要特征重要特征(1) (1) 直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量量, ,在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与反应的

34、化学物质的量。研究、确定参与反应的化学物质的量。(2) (2) 依据测定电参数分别命名各种电化学分析方法：依据测定电参数分别命名各种电化学分析方法：如电位、电导分析法；如电位、电导分析法；(3) (3) 依据应用方式不同可分为：依据应用方式不同可分为： 直接法和间接法。直接法和间接法。 电化学分析法的特点电化学分析法的特点(1) (1) 灵敏度、准确度高，选择性好灵敏度、准确度高，选择性好 被测物质的最低量可达到被测物质的最低量可达到1010-12-12mol/Lmol/L数量级。数量级。(2) (2) 电化学仪器装置较为简单，操作方便电化学仪器装置较为简单，操作方便 直接得到电信号，易传递，

35、尤其适合于化直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。工生产中的自动控制和在线分析。(3) (3) 应用广泛应用广泛 传统电化学分析：无机离子的分析；传统电化学分析：无机离子的分析； 有机电化学分析；药物分析；活体分析；有机电化学分析；药物分析；活体分析； 元素形态分析：可得到许多有用的信息。元素形态分析：可得到许多有用的信息。2.3 2.3 细胞学方法细胞学方法(1)(1)细胞形态结构的观察方法细胞形态结构的观察方法 (2)(2)细胞化学方法细胞化学方法 (3)(3)细胞组分的生化分离分析方法细胞组分的生化分离分析方法(4)(4)标记与示踪技术标记与示踪技术 (5)(

36、5)细胞生物工程技术细胞生物工程技术 细胞生理学技术细胞生理学技术细胞内外存在电位差细胞内外存在电位差(20100 mV)称为膜电位，膜电位的变化反称为膜电位，膜电位的变化反应了细胞的生理变化。应了细胞的生理变化。细胞膜电位细胞膜电位 ：细胞膜电压，是指细细胞膜电压，是指细胞膜内外之间的电势差。胞膜内外之间的电势差。静息电位：静息电位：指细胞在没有受到外来指细胞在没有受到外来刺激时，细胞膜内、外侧所存刺激时，细胞膜内、外侧所存在的电位差在的电位差去极化：去极化：静息电位减小甚至消失的静息电位减小甚至消失的过程。过程。超射值：超射值：内电位由零到反极化顶内电位由零到反极化顶点的数值。点的数值。复

37、极化：复极化：去极化、反极化后恢复到去极化、反极化后恢复到极化的过程。极化的过程。用微电极测定膜电势用微电极测定膜电势的示意图的示意图 一个玻璃电极插入到一个玻璃电极插入到要研究的细胞内，另要研究的细胞内，另一个插入电解液作为一个插入电解液作为参比，微电极和电压参比，微电极和电压计相连，此电压计能计相连，此电压计能测量细胞和溶液间的测量细胞和溶液间的电势差。典型细胞的电势差。典型细胞的膜电势通常为膜电势通常为-240-60MV。放大部分显。放大部分显示微电极的构造及与示微电极的构造及与其被测细胞的相连。其被测细胞的相连。微电极中有导电的盐微电极中有导电的盐溶液溶液1976年德国马普生物物理研究

38、所年德国马普生物物理研究所Neher和和Sakmann创创建膜片钳技术建膜片钳技术(patch clamp recording technique)。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的或多个的离子通道分子活动的技术。细胞膜单一的或多个的离子通道分子活动的技术。获得获得1991年度的诺贝尔生理学与医学奖。年度的诺贝尔生理学与医学奖。膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来，由于电极尖端与细胞膜的

39、高阻封接，封接起来，由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，在电极尖端笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部在电极尖端笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视器器(膜片钳放大器膜片钳放大器)测量此电流强度，就代表单一离测量此电流强度，就代表单一离子通道电流。子通道电流。 A.A.测定原理与装置：测定原理与装置：a.a.测定原理图，在玻测定原理图，在玻璃微电极尖端截取的璃微电极尖端截取的膜片上，如有开放的膜片上，如有开放的离子通道时，离子通离子通道时，

40、离子通过通道进入微电极，过通道进入微电极，产生的电流经放大器产生的电流经放大器放大后，由监视器显放大后，由监视器显示或由记录仪记录；示或由记录仪记录；b.b.测定装置，示安装测定装置，示安装玻璃微电极的装置，玻璃微电极的装置，有吸引接口和信号输有吸引接口和信号输出接口；出接口； B.B.通道开闭时的电流通道开闭时的电流输出记录图，仅通过输出记录图，仅通过一个离子通道时的膜一个离子通道时的膜电流情况，只有在通电流情况，只有在通道开时才能测到电流。道开时才能测到电流。2.4 2.4 分子生物学方法分子生物学方法以分子生物学为基础的以分子生物学为基础的基因克隆和重组基因克隆和重组技术是现代生技术是现

41、代生物技术的核心。其主要内容包括目的基因的定位、物技术的核心。其主要内容包括目的基因的定位、克隆、表达和分离纯化等，与之相关的常规技术有：克隆、表达和分离纯化等，与之相关的常规技术有：核酸的分离、纯化；限制性内切酶的使用；核酸凝胶核酸的分离、纯化；限制性内切酶的使用；核酸凝胶电泳技术；载体的构建；核酸的体外连接；目的基电泳技术；载体的构建；核酸的体外连接；目的基因转化；核酸探针标记技术；分子杂交；因转化；核酸探针标记技术；分子杂交；PCRPCR技术技术及及DNADNA序列分析等等。序列分析等等。分子杂交分子杂交2.5 2.5 其他方法其他方法计算机专家系统技术计算机专家系统技术被广泛应用于植物

42、生长和代谢进程的模被广泛应用于植物生长和代谢进程的模拟，已研制出能够根据症状确定缺素症并推测施肥方案拟，已研制出能够根据症状确定缺素症并推测施肥方案的植物营养诊断与施肥专家系统以及能够根据底物浓度的植物营养诊断与施肥专家系统以及能够根据底物浓度与时间确定代谢进程的虚拟细胞；与时间确定代谢进程的虚拟细胞；计算机图像处理技术计算机图像处理技术也被应用于进行相关测定，如叶面积扫也被应用于进行相关测定，如叶面积扫描测定系统和根长测定系统以及蛋白质和核酸等生物大描测定系统和根长测定系统以及蛋白质和核酸等生物大分子结构的可视化；分子结构的可视化；生物信息学生物信息学的很多方法被大量应用于序列比对、基因克隆

43、等的很多方法被大量应用于序列比对、基因克隆等很多方面。很多方面。LI-3000C LI-3000C 便携式叶面积仪便携式叶面积仪CFImagerCFImager叶绿素荧光成像系统叶绿素荧光成像系统适用于各种型号的IMGING-PAMIMAG-CMMulti Control UnitMaxi-10 x13 cmMini-24x32 mmMicro-3.5x4.5 mmMicroscopy-130 x150 m 2.5 2.5 其他方法其他方法人造卫星提供微重力条件人造卫星提供微重力条件也被用于植物生理学研究。也被用于植物生理学研究。例如，沉降系数差异很大且来源于不同植物的原例如，沉降系数差异很大

44、且来源于不同植物的原生质体在卫星上更容易融合，神州系列运载火箭生质体在卫星上更容易融合，神州系列运载火箭就曾成功地进行过上述实验。就曾成功地进行过上述实验。利用利用遥感技术遥感技术可实现对大区域种植的农作物病虫害可实现对大区域种植的农作物病虫害情报、营养状况、生育期以及产量等方面的情况情报、营养状况、生育期以及产量等方面的情况进行收集、分析和预测。进行收集、分析和预测。 3.1 3.1 植物材料的种类和采集植物材料的种类和采集 3.2 3.2 样品测定前处理和保存样品测定前处理和保存 3.3 3.3 待测样品的提取、分离和纯化待测样品的提取、分离和纯化 3.4 3.4 样品的测定及分析样品的测

45、定及分析 3.5 3.5 实验数据处理和统计分析实验数据处理和统计分析 3.6 3.6 实验报告实验报告3 3 基本过程基本过程3.1 3.1 植物材料的种类和采集植物材料的种类和采集根据根据来源来源可划分为可划分为天然天然的植物材料的植物材料( (如植物的根、茎、如植物的根、茎、叶等叶等) )和和人工人工培养的植物材料培养的植物材料( (如杂交后代材料、如杂交后代材料、突变体、愈伤组织等突变体、愈伤组织等) )两大类；两大类；按按水分状况、生理状态水分状况、生理状态可划分为可划分为新鲜新鲜植物材料和植物材料和干干材料两大类。材料两大类。3 3 基本过程基本过程3.1 3.1 植物材料的种类和

46、采集植物材料的种类和采集要根据实验目的分别采集植株的不同要根据实验目的分别采集植株的不同部位部位，如根、茎、，如根、茎、叶、果实，不能将各部位样品随意混合。叶、果实，不能将各部位样品随意混合。其次，植物材料的采集还具有其次，植物材料的采集还具有适时性适时性，即在植物不同，即在植物不同生长发育阶段，或各种处理前后，适时采样分析。生长发育阶段，或各种处理前后，适时采样分析。此外，在操作和处理过程中还要此外，在操作和处理过程中还要防止样品变质和污染。防止样品变质和污染。原始样品的取样法原始样品的取样法随机取样随机取样：在实验区：在实验区( (或大田或大田) )中随机确定取样点，取样中随机确定取样点，

47、取样点的数目视田块的大小和样品需要量而定。点的数目视田块的大小和样品需要量而定。对角线取样对角线取样：可在实验区按对角线选定五个取样点，然：可在实验区按对角线选定五个取样点，然后在每个点上随机取一定数量的样株，或在每个取后在每个点上随机取一定数量的样株，或在每个取样点上按规定的面积从中采取样株。样点上按规定的面积从中采取样株。平均样品取样平均样品取样混合取样法混合取样法：一般：一般颗粒状颗粒状( (如种子等如种子等) )或已碾磨成或已碾磨成粉末粉末状状的样品可以采取混合取样法进行。的样品可以采取混合取样法进行。将供采取样品的材料铺在平面上成为均匀的一层，按将供采取样品的材料铺在平面上成为均匀的

48、一层，按照对角线划分为四等分。照对角线划分为四等分。取对角的两份为进一步取样的材料，而将其余的对角取对角的两份为进一步取样的材料，而将其余的对角两份淘汰。两份淘汰。再把留下的两份样品充分混合后重复上述方法取样。再把留下的两份样品充分混合后重复上述方法取样。反复操作，每份均淘汰反复操作，每份均淘汰5050的样品，直至所取的样的样品，直至所取的样品达到所要求的数量为止。品达到所要求的数量为止。平均样品取样法平均样品取样法按比例取样法按比例取样法：有些材料在：有些材料在生长不均等生长不均等的情况下，应将的情况下，应将原始样品按不同类型的比例选取平均样品。原始样品按不同类型的比例选取平均样品。例如块根

49、、块茎材料选取平均样品时，应按大、中、小例如块根、块茎材料选取平均样品时，应按大、中、小不同类型的样品的比例取样，然后再将每一个样品纵不同类型的样品的比例取样，然后再将每一个样品纵切剖开，每个切取切剖开，每个切取1/41/4、1/81/8或或1/161/16，混在一起组成平，混在一起组成平均样品。均样品。在采取果实的平均样品时，一般选数株果树为代表，即在采取果实的平均样品时，一般选数株果树为代表，即使是从同一株果树上取样，也应考虑到果枝在树冠上使是从同一株果树上取样，也应考虑到果枝在树冠上的各个不同方位和部位以及果实体积的大、中、小和的各个不同方位和部位以及果实体积的大、中、小和成熟度上的差异

50、，按各相关的比例取样混合成平均样成熟度上的差异，按各相关的比例取样混合成平均样品。品。取样地点取样地点取样地点一般在距田埂或地边一定距离的株行取样，或在特取样地点一般在距田埂或地边一定距离的株行取样，或在特定的取样区内取样。取样点的四周不应有缺株的现象。定的取样区内取样。取样点的四周不应有缺株的现象。取样数量取样数量应根据分析项目数量、样品制备处理要求，重复测定次数等应根据分析项目数量、样品制备处理要求，重复测定次数等需要，采集足够数量的样品。新鲜样品可按含水分需要，采集足够数量的样品。新鲜样品可按含水分80809090计算所需样品量。选取平均样品的数量应当不少于供计算所需样品量。选取平均样品

51、的数量应当不少于供分析用样品的分析用样品的两倍两倍。取样时期取样时期在植物的不同生育时期先调查植物的生育状况并区分为若干在植物的不同生育时期先调查植物的生育状况并区分为若干类型，按各种类型株所占的百分比，采取相应数目的样株类型，按各种类型株所占的百分比，采取相应数目的样株作为平均样品。作为平均样品。 3.2 3.2 样品测定前处理和保存样品测定前处理和保存采回新鲜样品后，全植株样品应按采回新鲜样品后，全植株样品应按根、茎、叶、种子根、茎、叶、种子等分开。等分开。净化净化： 新鲜样品从田间或实验地取回时，常沾有泥土等杂新鲜样品从田间或实验地取回时，常沾有泥土等杂质，应用柔软的湿布擦净，不应用水冲

52、洗。质，应用柔软的湿布擦净，不应用水冲洗。杀青杀青：为了保持样品化学成分不发生转变和损耗，务必及时：为了保持样品化学成分不发生转变和损耗，务必及时终止样品中酶的活动，这就需要将样品置于终止样品中酶的活动，这就需要将样品置于110110的烘箱的烘箱中杀青中杀青151520 min20 min。烘干烘干：样品经过杀青之后，应立即降低烘箱的温度，维持在：样品经过杀青之后，应立即降低烘箱的温度，维持在70708080直到样品烘干至恒重为止，一般样品所需时间大直到样品烘干至恒重为止，一般样品所需时间大约为一天。约为一天。3.2 3.2 样品测定前处理和保存样品测定前处理和保存测定植物材料内易挥发、转化和

53、降解的物质，如酚类、测定植物材料内易挥发、转化和降解的物质，如酚类、亚硝酸盐等，测定营养成分如维生素、氨基酸、糖、亚硝酸盐等，测定营养成分如维生素、氨基酸、糖、植物碱等，应使用植物碱等，应使用新鲜新鲜样品。样品。此外，测定植物中激素含量和酶的活性，也需要用此外，测定植物中激素含量和酶的活性，也需要用新鲜新鲜样品。样品。取样时应注意保鲜，取样后应立即进行待测组分提取，取样时应注意保鲜，取样后应立即进行待测组分提取，也可采用也可采用液氮冷冻保存液氮冷冻保存或或冷冻真空干燥法冷冻真空干燥法得到干燥的得到干燥的样品，放在超低温冰箱中保存备用。样品，放在超低温冰箱中保存备用。3.2 3.2 样品测定前处

54、理和保存样品测定前处理和保存一般种子一般种子的平均样品清除杂质后要进行的平均样品清除杂质后要进行磨碎磨碎，在磨碎样，在磨碎样品前后都应当清洁磨粉机内部，品前后都应当清洁磨粉机内部，过筛过筛后混合均匀，贮后混合均匀，贮存于磨口玻塞的广口瓶中，并随即贴上标签，注明采存于磨口玻塞的广口瓶中，并随即贴上标签，注明采集地点、实验处理、采样日期和采样人姓名等。集地点、实验处理、采样日期和采样人姓名等。油料作物种子油料作物种子如需要测定其含油量时，不宜使用粉碎机，如需要测定其含油量时，不宜使用粉碎机，应将样品放在应将样品放在研钵研钵磨碎或用磨碎或用组织捣碎机组织捣碎机捣碎，也可用捣碎，也可用切片机切成薄片作

55、为分析样品。切片机切成薄片作为分析样品。13:08:09要求：要求：提取过程中待测组分提取过程中待测组分不不受受损失损失，不不被被污染污染，全部转变成适宜测定的形式。提取前，全部转变成适宜测定的形式。提取前应用适宜方法应用适宜方法匀浆匀浆后再提取待测成分。后再提取待测成分。方法：方法：水浸提水浸提是常见的，一切可在水中溶解是常见的，一切可在水中溶解的物质都可采用该法。的物质都可采用该法。酸浸提：酸浸提：有些物质用有些物质用水浸提时不能完全溶解或耗时较长，如土壤水浸提时不能完全溶解或耗时较长，如土壤缓效钾待测液的制备。缓效钾待测液的制备。有机溶剂浸提：有机溶剂浸提：有些有些样品组分不溶于水而溶于

56、有机溶剂，先将待样品组分不溶于水而溶于有机溶剂，先将待测成份浸提出来再进行分析测定，常用的有测成份浸提出来再进行分析测定，常用的有机溶剂有乙醇、乙醚、石油醚等。机溶剂有乙醇、乙醚、石油醚等。3.3 3.3 待测样品的提取、分离与纯化待测样品的提取、分离与纯化待测组分的提取待测组分的提取 待测组分的分离纯化待测组分的分离纯化 A.A.盐析：盐析：向含有待测组分的粗提取液中加入高浓度向含有待测组分的粗提取液中加入高浓度中中 性盐达到一定的饱和度，使待测组分沉性盐达到一定的饱和度，使待测组分沉淀析出的过程。淀析出的过程。 蛋白质、酶、多糖、核酸蛋白质、酶、多糖、核酸等都可用盐析等都可用盐析技术进行沉

57、淀分离。盐析法在等电点时效果最技术进行沉淀分离。盐析法在等电点时效果最好，但蛋白质沉淀中含有大量无机盐，这些无好，但蛋白质沉淀中含有大量无机盐，这些无机盐需用透析等方法除去。机盐需用透析等方法除去。 盐析中使用的盐析中使用的中性盐中性盐种类很多，如硫种类很多，如硫酸铵、硫酸镁、氯化钠、醋酸钠等，最常用的酸铵、硫酸镁、氯化钠、醋酸钠等，最常用的是选用是选用纯度较高的或重结晶的硫酸铵纯度较高的或重结晶的硫酸铵，因其溶，因其溶解度大，受温度影响小，不易引起蛋白质变性，解度大，受温度影响小，不易引起蛋白质变性，价格便宜。价格便宜。B. B. 透析：透析：利用具有一定选择透性的过滤介质进行物质的利用具有

58、一定选择透性的过滤介质进行物质的分离纯化，用于分离大小不同的分子。透析膜只允许分离纯化，用于分离大小不同的分子。透析膜只允许小分子通过，而阻止大分子通过。例如分离和纯化皂小分子通过，而阻止大分子通过。例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖等时，可用透析法以除去无甙、蛋白质、多肽、多糖等时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。机盐、单糖、双糖等杂质。C. C. 色谱分离：色谱分离：植物样品提纯的重要方法，特别是高效液植物样品提纯的重要方法，特别是高效液相色谱分离技术对样品的提纯更为重要。如利用色谱相色谱分离技术对样品的提纯更为重要。如利用色谱分离技术可从芦荟中获得乙酰化甘露聚糖、芦荟素等分

59、离技术可从芦荟中获得乙酰化甘露聚糖、芦荟素等活性成分的纯品。利用离子交换层析，具有快速、高活性成分的纯品。利用离子交换层析，具有快速、高分辨率和重现性好的特点。分辨率和重现性好的特点。D. D. 其他方法：其他方法：离心法、过滤法、结晶法、沉淀法、萃取离心法、过滤法、结晶法、沉淀法、萃取法等可使待测物质得到一定程度的分离纯化。法等可使待测物质得到一定程度的分离纯化。13:08:09浓缩与干燥浓缩与干燥浓缩：浓缩：通过对水或溶剂的吸收或透析等方法，使通过对水或溶剂的吸收或透析等方法，使低浓度溶液变为高浓度溶液的过程称为浓缩。低浓度溶液变为高浓度溶液的过程称为浓缩。 实验室中最常用的是实验室中最常

60、用的是吸收浓缩法吸收浓缩法，即通过向，即通过向溶液中投入吸收剂溶液中投入吸收剂( (如聚乙二醇、聚丙烯酰胺干如聚乙二醇、聚丙烯酰胺干凝胶等凝胶等) )，直接吸收溶液中的水分，使溶液浓缩。，直接吸收溶液中的水分，使溶液浓缩。 其次是其次是膜分离技术，膜分离技术，它包括它包括3 3种：种：反渗透、反渗透、纳滤、超滤。纳滤、超滤。反渗透主要对溶液中离子进行膜分反渗透主要对溶液中离子进行膜分离。纳滤用于糖溶液的浓缩，单糖的精制及各种离。纳滤用于糖溶液的浓缩，单糖的精制及各种提取液的浓缩。超滤主要浓缩溶液的生物大分子。提取液的浓缩。超滤主要浓缩溶液的生物大分子。 常用常用减压浓缩法减压浓缩法对不耐热的生