高中生物实验理论

1、第一篇 实验理论一、 实验知识（一）常见仪器介绍显微镜基本实验技术（1）显微镜的主要性能分辨力：也称分辨本领，是指区分两个物点之间的最小距离的能力。能把两点分辨开的最小距离叫分辨距离。分辨距离越小，则分辨力越高；相反则低，所以，分辨力以分辨距离来表示。一般肉眼的分辨距离为0.25mm左右，所以比这个距离小的两点会被误看成一点。显微镜也有它的分辨距离和分辨力，这是显微镜性能中最重要的指标，它主要由物镜性能所决定。显微镜的分辨距离跟照明光的波长和物镜镜口率有关，可以用如下公式表示：分辨距离（R）0.61/ N·A：照明光波长 N·A：物镜镜口率从上式可见：照明光波越短，物镜镜口

2、率越大，分辨力越高。一般可见光的彼长范围为400700nm，若使用镜口率为1.25油镜，用可见光中最短波长的紫色光，则分辨距离约为0.2m，这是一般光学显微镜分辨力极限。用高速电子束（其波长短到0.005nm）作为电子显微镜照明，分辨力可达0.2nm左右。比光学显微镜分辨力提高1000倍。镜像亮度：镜像亮度与物镜镜口率平方成正比，与总放大倍数成反比，即镜口率越大，镜像亮度越大；总放大倍数越高，镜像亮度越小。所以，总放大倍在相同情况下，要使镜像亮度增加，就应使用镜口率的物镜与低倍目镜配合。例如：总放大倍数都是200倍，则用镜口率为0.65的40×物镜与5×目镜配合，其镜像亮度

3、比使用镜口率为0.25的10×物镜与20 ×目镜的镜像亮度高6.75倍。因目镜放大倍数过大，得到的放大虚像很不清晰。视野宽度：目镇光柱所围绕的圆即视野宽度，视野宽度越大，观察标本的面积越大，则显微镜放大倍数越小。所以，视野宽度与放大率成反比。因此，当将低借物镜转换成高倍物镜时，必须先把标本移到视野正中央。否则玻片标本的影像会落到缩小视野的外面。清晰度：清晰度是指显微镜能形成明显物像的能力，影响物像清晰度的主要是物镜，由于照明光的光谱不同，造成色差和透镜本身球面像差。放大倍数越高，像差越大，像就越模糊。（2）高倍镜的使用选好目标：由于高倍物镜只能把低倍镜视野中心的一小部分放大

4、，因此，使用高倍镜前，应先在低倍镜中找到需要观察的部分，并移到视野的中央，再换高倍镜，并使之合轴，即使其与镜筒成一直线（因高倍镜工作距离短，操作时要特别小心，以防镜头砸破玻片而损坏）。调正焦点：在正常情况下，当高倍物镜转正之后，在视野中可见到模糊的物像，只要略微调节细准焦螺旋，就可获得最清晰的物像。如果高倍物镜不是原装的，常会出现下述两种情况：高倍镜碰到玻片标本，或高倍物镜离玻片标本较远，这时则需重新用高倍镜调焦，调焦方法与低倍镜相同。换用高倍镜观察时，视野变小变暗，需重新调节视野亮度。可升高聚光器或放大虹彩光圈。（3）油镜的使用先用低倍镜找到所要观察的物体，再换至高倍镜下，将物体置于视野的中

5、央，并使聚光器所收集的光达到最大亮度。将镜筒向上旋，并且将香柏油滴一小滴于盖玻片上，油滴不可太大，以免损坏标本和镜头。将油镜缓缓放下，使油镜头浸入油液，靠近观察物。然后边观察边用细准焦螺旋，由下向上调节，找到物像，此时需十分小心，否则，会将玻片压碎或使镜头损坏。观察完毕后，重新将镜筒向上旋，并先用擦镜纸擦拭掉镜头上的香柏油，再用棉球或擦镜纸蘸少许清洁剂（二甲苯或乙醚：无水酒精73配制的混合液）将镜头残留的油迹擦去，清洁液不可太多，否则会渗入镜头，使镜头受损。光学显微镜的正确使用图解如下:原理：倒立虚像，放大倍数=物镜放大倍数短-低，长-高×目镜放大倍数长-低，短-高（线性倍数：长度或

6、宽度） 取放：实验桌左前方左眼观察，右眼画图，安装好目镜和物镜对光：低倍镜下，将视野亮度调匀过亮可用平面反光镜或小光圈；过暗可用凹面镜或大光圈低倍镜观察固定装片镜筒上升中找物像 将物像调至视野中央 转动物镜转换器换上高倍物镜高倍镜观察 调细准焦螺旋物像清晰调大光圈视野明亮绘图：右眼配合右手，边看边绘。整理装箱玻片制作技术（1）临时装片法临时装片法是用新鲜的少量的植物材料（如单个细胞、薄的表皮或切成的薄片等），放在载玻片上的水滴中，再盖上盖玻片做成玻片标本的方法。这种方法制成的标本，一般多作为临时观察使用。制作方法如下：擦净载玻片和盖玻片，即将浸洗过的玻片用纱布擦干。用玻璃滴管吸水，滴一滴在载玻

7、片的中央。用液管或毛笔挑选小而薄的材料，放置于载玻片上的水滴中。加盖片：右手持镊子，轻轻夹住盖玻片，使盖玻片边缘与材料左边水滴的边缘接触，然后慢慢向下落，放平盖玻片。这样可使盖玻片下的空气逐渐被水挤掉，以免产生气泡。如果盖玻片下的水分过多，则材料和盖玻片容易浮动，影响观察，可用吸水纸条从盖玻片的侧面吸去部分水。如果水未充满盖玻片时，容易产生气泡，可从盖玻片的一侧再滴入一滴清水，将气泡驱走，即可进行观察。如果这种临时装片尚需保存一段时间，则可用10%30%甘油水溶液代替清水封片。并将用甘油封好的装片平放于大培养皿中（培养皿底部先垫一湿滤纸）保存。临时装片的制作过程图示（以洋葱表皮细胞的装片制作过

8、程为例）用洁净的纱布把载玻片 把载玻片放在实验台上，用和盖玻片擦拭干净 吸管在载玻片的中央滴一滴清水B、制片 用镊子从洋葱鳞片叶内侧 把撕下的薄膜浸入载玻片上的表皮上，撕取一小块透明薄膜。 的水滴中，用镊子把薄膜展平。 用镊子夹起盖玻片，使它的一边先接触载玻片上的水滴，然后轻轻地盖在薄膜上，避免盖玻片下面出现气泡。C、染色把一滴碘液滴在盖玻片的一侧 用吸水纸从盖玻片的另一侧吸引，使染液浸润到标本的全部。（2）徒手切片法徒手切片的方法是常用的最简便的观察植物内部构造的方法。剃刀是徒手切片的重要工具，目前使用更普遍的是双面刀片，每次用后必须擦净，注意保护，以免生锈。材料的选择：一般选用软硬适度的植

9、物根、茎或叶等，材料不宜太硬也不太软。切太软的材料时，可用马铃薯块茎、胡萝卜根或肥皂将欲切的材料夹住，一起进行切片。有些叶片亦可卷成筒状再进行切片。欲切的材料，应先截成适当的段块，一般面积的大小以不超过35平方毫米为宜，长度以23厘米较便于手持并进行切片。徒手切片的方法和步骤：）切片前，在小培养皿中盛以清水，准备好毛笔、滴管和刀片等用具和欲切的材料。）切片时用左手的三个指头拿住材料，并使其稍突出在手指之上，以免刀口损伤手指。右手持剃刀或双面刀片，平放在左手的食指之上，刀口向内，且与材料断面平行，然后以均匀的动作，自左前方向右后方滑行切片，注意要用整个手臂向后拉（手腕不必用力）。切片时动作要敏捷

10、，材料要一次切下（注意整个切片过程中应用清水湿润材料和刀面，使之滑润，否则材料容易破损）。如此连续动作，切下许多薄片后，就用湿毛笔将这些薄片轻轻移入已盛水的培养皿中备用。）用毛笔挑选薄而透明的切片，取出放在载玻片上，制成临时装片观察；亦可用其制成永久的玻片标本。（3）组织离析法离析法的原理是用一些化学药品配成离析液，使细胞的胞间层溶解，因而细胞彼此分离，获得分散的、单个的完整细胞，以便观察不同组织的细胞形态和特征。离析液的种类很多，最常用的有铬酸硝酸离析液，它是以10%铬酸液和10%硝酸液等量混合而成。适用于木质化的组织，如导管、管胞、纤维、石细胞等。具体步骤如下：将植物材料（如木材、枝条、果

11、壳等）先切成小块或小条（火柴棍粗细，长约1厘米），放入平底管中，加入上述离析液，其量约为材料的10倍，盖紧瓶塞，放在40左右的温箱中，约经12天。具体浸渍的时间可因材料块的大小而不同，如果两天以后仍未分离，则可换新的离析液继续浸渍。草本植物可不必加温。检查材料是否离析：以细胞间的胞间层溶解、细胞彼此能够分开为宜。可取出材料少许，放在载玻片上的水滴中，加盖片，用滴管的橡皮头轻轻敲压，若材料分离，表明浸渍时间已够。洗酸保存：倒去离析液，用清水浸洗已离析好的材料。将平底管静置，待材料下沉后，再倒去上面的清液，如此反复多次，至没有任何黄色为止（如有离心机、可将材料转人离心管、用离心机洗酸更为迅速），然

12、后转移到70%酒精中保存备用。当需要时，可按临时装片法制片观察，或制成永久性的玻片标本。常见仪器用具 广口瓶 滴管 烧杯 锥形瓶 燃烧匙 试管 酒精灯量筒 漏斗 球形漏斗 圆底烧瓶 铁架台 温度计 试管夹 研钵 镊子 解剖针 载玻片和盖玻片培养皿 三脚架和石棉网 灭菌锅 双面刀片（二）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混合，再将混合后的斐林试剂倒入待测液，水浴加热，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

13、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34滴乙液，摇匀。如待测中存在蛋白质，则呈现紫色。4.苏丹：用法：取苏丹颗粒溶于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。7、50%的酒精溶液：用于洗去苏丹在脂肪上的浮色。8、70%的酒精溶液：用于医学临床上的消毒灭菌。9、95%的酒精溶液：冷却的体积分数为95%的酒精可用于凝集DNA10、15

14、%的盐酸：和95%的酒精溶液等体积混合可用于解离根尖。11.龙胆紫溶液：(浓度为0.01g/ml或0.02g/ml)用于染色体着色，可将染色体染成紫色，通常染色35分钟。(也可以用醋酸洋红染色)12.20%的肝脏、3%的过氧化氢、3.5%的氯化铁：用于比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。（新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶）13、3%的可溶性淀粉溶液、3%的蔗糖溶液、2%的新鲜淀粉酶溶液：用于探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验。14.碘液：用于鉴定淀粉的存在。遇淀粉变蓝。遇糖原变红15.丙酮：用于提取叶绿体中的色素16.层析液：(成分：20份石油醚、2份丙酮、和1份苯混合而成，也可用93号汽油)可用于色

15、素的层析，即将色素在滤纸上分离开。17.二氧化硅：在色素的提取的分离实验中研磨绿色叶片时加入，可使研磨充分。18.碳酸钙：研磨绿色叶片时加入，可中和有机酸，防止在研磨时叶绿体中的色素受破坏。19、0.3g/mL的蔗糖溶液：相当于30%的蔗糖溶液，比植物细胞液的浓度大，可用于质壁分离实验。20、0.1g/mL的柠檬酸钠溶液：与鸡血混合，防凝血21、氯化钠溶液：可用于溶解DNA。当氯化钠浓度为2mol/L、 0.015mol/L时DNA的溶解度最高，在氯化钠浓度为0.14 mol/L时，DNA溶解度最低。浓度为0.9%时可作为生理盐水。22、胰蛋白酶：可用来分解蛋白质。可用于动物细胞培养时分解组织

16、使组织细胞分散于。23、秋水仙素：人工诱导多倍体试剂。用于萌发的种子或幼苗，可使染色体组加倍，原理是可抑制正在分裂的细胞纺缍体的形成。24、氯化钙：增强细菌细胞壁的通透性，可用于基因工程。25伊红美兰：鉴别大肠杆菌深紫色；26石磊试剂：检验溶液酸碱性判断光合速率与呼吸速率快慢的关系；27、NaHCO3/ Na2CO3 NaH/ NaH：酸碱缓冲对调节280.9%Nacl：生理盐水补充水、无机盐，维持细胞形态；29高浓度Nacl溶液：选择金黄色葡萄球菌；（三）、溶液配制固体的溶解和溶液的配制 (1)固体的溶解 一般在烧杯或试管中进行。常用研细、加热、搅拌、振荡等措施。(氯化铁等不能加热。) (2

17、)液体混合 一般密度小的先加入容器中。 (3)气体溶解 极易溶于水的注意防倒吸。 (4)配制一定质量分数溶液的操作步骤： 计算、称量（对固体溶质）或量取（对液体物质）、溶解。 (5)配制一定物质的量浓度溶液的操作步骤： 计算（溶质质量或体积）、称量或量取、溶解、降至室温、转入容量瓶中、洗涤（23次，用玻璃棒再次移入）、定容（加水到刻度线下23厘米处，改用胶头滴管加至凹液面最低点与刻度相切）、摇匀、装瓶（注明名称、浓度）。1鉴定葡萄糖的试剂斐林试剂 (1)取35g硫酸铜，溶解在400ml蒸馏水里，加蒸馏水到500ml (2)取85 g氢氧化钾(或70克氢氧化钠)和175 g酒石酸钾钠溶解在400

18、m1蒸馏水里，加蒸馏水到500ml 注意：上述两种溶液要分别保存，使用时再等量混和。 2鉴定淀粉试剂碘液 取2g碘化钾，溶解在10ml蒸馏水中，再加1 g碘，待溶解后用蒸馏水稀释到300m1即可。3鉴定蛋白质试剂双缩脲试剂 分别配制质量浓度为01gml的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.01gm1的硫酸铜溶液，备用。测定时，在3毫升待测物中加入1毫升质量浓度为01 gm1的氢氧化钠溶液和1滴质量浓度为001 gm1的硫酸铜溶液。如有蛋白质，会出现紫色反应。 4鉴定脂肪试剂苏丹干粉染液 取0.1g苏丹干粉，放入无水乙醇中，加热使其充分溶解，成为饱和乙醇溶液，过滤后倒进试剂瓶密闭保存备用，可保存数月。

19、5鉴定CO2试剂澄清石灰水 取饱和石灰水澄清过滤，密闭备用。 6用于细胞质壁分离的试剂 (1)质量浓度为03gm1的蔗糖溶液 (2)质量浓度为005gm1的氯化钠溶液 (3)质量浓度为005gmL的硝酸钾溶液 7细胞核、染色体染色溶液龙胆紫溶液 取龙胆紫溶解在2乙酸溶液中，直到溶液不变成深紫色为止。 8细胞核、标本染色溶液洋红溶液 取5g明矾溶解在95m1蒸馏水中，再加05g洋红，煮沸、冷却、过滤可加少许石炭酸防霉。9鉴定DNA的试剂二苯胺试剂A液：15g二苯胺溶于100ml冰醋酸中，再加15ml浓硫酸，用棕色瓶保存。 B液：乙醛的体积分数为02的溶液。 配制：将0.1mlB液加入到10m1A

20、液中，现配现用。10植物无土栽培培养液 配方：硝酸钙0.821 g硝酸钾0.506 g、磷酸二氢钾0136 g、硫酸镁0.120g、酒石酸铁0.005g。 将上述盐类溶解在少量蒸馏水中，稀释到1 000ml。注：土壤浸出液，把肥沃土壤放人清水(重量比1：1)搅拌后，用滤纸过滤即得。11固定液 配方：95乙醇3份，丁醋酸1份，按体积比配制。可保存最佳观察时期的花药和根尖。12无氮培养基 配方：甘露醇(可用蔗糖代替)3 g、K2HP04 0.06 g(2 m1)、MgS04.7H200.06g(2m1)、NaCl 0.06g(2m1)、CaS04·2H20 003g(1 m1)、CaC0

21、3 1.5g、琼脂6g，配制300m1量，pH值7.27.4。(四)试剂的取用和保存(1)实验室里所用的药品，很多是有腐蚀性或有毒的。因此在使用时一定要严格遵照有关规定和操作规程，保证安全。不能用手接触药品，不要把鼻孔凑到容器口去闻药品（特别是气体）的气味，不得尝任何药品的味道。 (2)注意节约药品，严格按照实验规定的用量取用药品。如果没有说明用量，一般应按最少量取用：液体l-2mL，固体只需要盖满试管底部。实验剩余的药品交还实验室放人指定的容器内(大多数既不能放回原瓶也不能随意丢弃的)。更不要拿出实验室。(3) 固体药品的取用 固体粉末状药品取用时用药匙或纸槽送入横放的试管中，然后将试管直立

22、，使药品全部落到底部。药量一般以盖满试管底部为宜。定量时用天平。块状固体则用镊子夹取放入横放的试管中，然后将试管慢慢直立，使固体沿管壁缓慢滑下。 (4)液体药品的取用液体药品根据取用药品量的不同采用不同的方法。取用少量时，可用胶头滴管吸收。取一定体积的液体可用量筒、滴定管(或移液管)。取液体量较多时可直接倾倒(倾倒时注意瓶寒倒放、标 签向手心、瓶口紧挨容器口)。必要时用玻璃棒引流。 (5)药品的保存 一般药品分类保存，某些重要药品要重点保存(如毒物)，有些注意分离保存(如氧化剂和易燃物)。（五）、常用的实验方法化学物质的检测方法1、淀粉碘液2、麦芽糖斐林试剂3、CO2Ca(OH)24、乳酸石蕊

23、试剂5、O2 熄灭、复燃6、蛋白质双缩脲反应实验结果的显示方法1.光合速度CO2吸收量2.呼吸速度O2消耗量3.原子途径同位素示踪4.细胞液浓度大小质壁分离和复原5.细胞是否死亡质壁分离的复原6.甲状腺激素作用饲喂法7.生长素作用向光性8、胰岛素作用切除、移植胰腺实验条件的控制方法1、增加水中氧气增加水生植物、通O22、减少水中氧气减少水生植物、通N23、除去容器中的CO2NaOH4、除去叶中原有的淀粉_暗处理5、除去叶中叶绿素脱色处理6、除去光合对呼吸的干扰遮光7、如何得到单色光棱镜折射8、血液抗凝加柠檬酸钠实验过程常规方法：（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、

24、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

25、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。在科学研究活动中，对于许多假说的验证，可能会受到时间或空间条件的限制，在这种情况下，就需要在实验室内，人工地创造一定的条件或因素，模拟实际情况下的条件或因素(有时则需要把所考查的因素突出或集中)，从而使研究者能够用较短的时间、方便的空间、较小的代价，获得可靠的实验结果。为了保证模拟实验具有仿真性，必须严格地控制实验条件；为保证实验的科学性，除事先根据实验条件设计的各种参数外，实验过程应坚决

26、杜绝其他人为的干扰因素。随着数学科学的发展和计算机科学技术的进步，数学建模及以数学建模为基础的计算机模拟实验发挥了越来越重要的作用，如高中生物学教材中的“种群增长模型”就是数学建模的典例。高中生物学教材中的相关实验有：制作DNA双螺旋结构模型性状分离比例几率的模拟高中生物学中还可以进行模拟实验的内容还有：DNA分子杂交动物种群密度的取样调查生态系的模拟如“生物圈”试验用数学模型模拟自然选择作用、竞争和捕食等。（六）中学生物对照实验设计的条件控制实验条件是指在实验过程中与研究对象相互联系并对其状态、性质和变化发生影响的诸因素的总和。它主要包括环境条件、时空条件、药品试剂、仪器装置等。如在进行“绿

27、叶在光下能否制造淀粉”的实验中，光照强度和温度、光照和饥饿处理的时间长短、碘液、水浴加热的装置等，都对实验结果有着直接或间接的影响，因此，这些都构成了该实验的重要条件。如上述实验中，如果饥饿处理不够，就会使遮光的叶片体内残存淀粉，而影响对照效果，甚至同样的研究对象，在不同的条件下所表现的性质不同，其实验的结果也不同。如生长素的浓度不同，对植物生长的作用也不同，低浓度促进植物生长，高浓度抑制植物生长。因此，在观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响时，就要控制好生长素或其类似物的浓度。控制是生物学实验的灵魂，实验的成功与否取决于条件控制的严密程度。所谓对实验条件的控制，就是通过限制、改变实验

28、条件，并运用不同的对比或对照实验来探寻获得最佳效果的实验条件的科学方法，即创造一个典型环境或特殊条件而进行的控制活动。1生物实验中的条件控制原理 控制是生物学实验的本质特性，没有控制就没有实质意义上的生物学实验。它一般可以分为两大类；一类是设法排除对研究对象的干扰。一类是设法对研究对象进行干扰。这是用两个相反的方式进行的控制，其所依据的原理是减法原理和加法原理。、减法原理实验控制中的减法原理就是设法排除某种因素对研究对象的干扰，同时尽量保持被考察对象的稳定，从而在比较纯粹的状态下反映对象。依据减法原理，对实验过程的控制可以通过两种途径：一是去掉或隔离某种条件的影响，如2002年浙江、安徽、福建

29、的高考理科综合卷中的题，为验证“镁是植物生活的必需元素”在实验设计中，每位同学必须选择生长状况一致的大豆幼苗作实验材料，目的就是排除个体差异这一因素带来的对生长发育的干扰作用，如果某些因素无法消除，如温度、空气等，就采取第二条途径，即设法创造稳定的、维持不变的相同条件进行对照，以抵消或排除这些条件对研究对象的干扰。如上述实验中的个体差异是靠选用生长状况一致的大豆幼苗的方法排除的，而植物所处的外部环境则只能建立对照组，并使其与实验组保持一定的条件，如适宜的温度、良好的通气状况、除镁元素外其它的矿质元素都必须完全相同等等，这是通过低消来排除对生长发育干扰的方法。 在中学生物实验中，运用减法原理控制

30、的实验有很多，如二氧化碳在光合作用中作用的实验，实验组中氢氧化钾的作用就是消除二氧化碳，通过对照，以确定被减去的二氧化碳对光合作用的影响。再如，在生长素的发现过程中达尔文向光性实验和温特实验、绿叶在光下制造淀粉、种子的萌发等都是运用减法原理而设计的对照实验，因此运用减法原理的生物学实验在生物科学研究中有着重要的作用。、加法原理实验控制中的加法原理就是设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被激发状态中反映其某些特征。根据加法原理所设计的实验，不是保持或保护研究对象的原始状态，而是要干扰甚至破坏研究对象的某种状态。如在研究甲状腺激素的生理作用时，用含有甲状腺激素的饲料喂蝌蚪使

31、蝌蚪在短时间内变成一只小型青蛙，或用手术摘除小狗的甲状腺，小狗会发生身体臃肿、行动呆笨而迟缓、精神萎靡、食欲不振、身体发育停止等症状，从而证明甲状腺激素有促进新陈代谢的功能、加速体内物质的氧化分解、促进动物个体的生长发育、提高神经系统的兴奋性的作用。运用加法原理在对研究对象的控制中，往往进行破坏性干预，迫使研究对象暴露出某种现象和属性，在生物学的研究中也有很重要的作用。如在研究性激素的生理作用时，割除、移植公鸡和母鸡生殖腺的实验；研究生长激素的生理作用，切除垂体后，幼年动物生长立刻停滞等都是利用加法原理进行研究的。（七）、实验设计的基本原则（1）科学性原则：包括实验原理的科学性、实验材料选择的

32、科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。实验原理的科学性实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据,因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。如2000年全国高考考试题第25题，本题要求学生设计实验验证钙离子在血液凝固中的作用。题中给出了两个实验原理；血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，若缺少它则血液不能凝固；草酸钙溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，因此具有抗凝血作用。这两条原理科学而且完整，学生可由此产生明确的设计思路。实验材料选择的科学性根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。如“还原性糖鉴定

33、实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材料，以及“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫色洋葱为实验材料等实验都是一些经典的成功选材的范例。思考：还原糖的鉴定、蛋白质的鉴定、植物细胞有丝分裂观察、叶绿体色素提取与分离、植物细胞的质壁分离与复原、细胞质流动的观察等实验中应选择哪些实验材料才能得到较好的实验效果？为什么？实验方法的科学性只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果。如鉴定蛋白质的实验中，根据蛋白质分子在碱性环境中与硫酸铜反应形成紫色的反应特点，实验过程中必须先加双缩脲试剂A液（质量浓度为0.1g/ml的氢氧化钠溶液），振荡后再加B液（质量浓度为0.01g/ml的硫酸铜溶液）。而不能

34、反过来，或把A液与B液混合后加入，这样均不能得到预期的实验结果。思考：在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件的依据是什么？在鉴定光合作用产物的实验中，为什么要对植物进行饥饿处理，这样做的科学性体现在哪里？实验结果处理的科学性对于实验过程中得到的一些数据，现象或其它信息，不能简单处理，应首先整理后仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。例：用含有各种必需矿质元素的溶液培养大麦，一组在光下，一组在黑暗中，48h后测定几种离子的浓度，实验结果如下：实验条件培养液容积Ca2+K+Mg2+起始5000ml0.006mol/L0.002mol/L0.004mol/L光照3910ml

35、0.0081mol/L0.00054mol/L0.0072mol/L黑暗4466ml0.00630.0007 mol/L0.0045mol/L 该实验数据为原始数据，请你对该数进行适当加工，使实验现象更加明朗。从该实验现象中你能得到哪些结论？（2）单一变量原则该原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义是：不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。例如，在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用”的实验中，加入的淀粉和蔗糖是单一变量，而加入的淀粉酶的量，反应温度、pH值则应控制成相同条件，否则这些因素的差异将作为无关变量

36、，干扰实验结果及对实验结果的分析。例：某生物学小组为了研究阳光对大豆发芽的影响，而在两个花盆里种了大豆，并设计了如下实验：花盆阳光温度水I光照20充足II暗室20不充足在这一实验设计中，应该改正的错误是：A、两个花盆都应放在向阳的地方B、两个花盆都应放在黑暗的地方C、两个花盆的温度不应该一样高D、两个花盆都应浇给充足的水分析：这个实验要研究的是阳光对大豆发芽的影响，因此阳光应该为自变量。根据单因子变量的原则，其它因素都应设为常量，所以本题的答案为D，这样既保证了变量单一，又使大豆不会因为缺水而影响发芽。而如果两个花盆都浇水不足，两个花盆中的大豆就都会因缺水而发芽不良，也会导致实验失败。因此，考

37、虑单因子变量原则时，还要尽量使常量能够满足实验成功的条件。例：下面是鉴定胃蛋白质酶的专一性实验设计，试分析该实验设计是否符合单因子变量原则，能否达到预期的实验效果？实验材料胃蛋白质酶温度pH观察现象瘦肉块50ml稀释液377.0瘦肉与土豆块的能否消失土豆块50ml稀释液377.0（3）对照原则对照原则是中学实验设计中最常用的原则，如有关酶的高效、专一性和影响酶活性的条件的实验，观察植物细胞的质壁分离和复原实验等采用了对照。通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。对于对照实验，一个实验可包括实验组和对照组，实验组是接受自变量处理的实验组，对照组（控制组）是不接

38、受自变量处理的对象组。至于哪个作实验组，哪个作对照组，一般是随机决定的。常用的对照类型有以下几种：空白对照:对照组不做任何处理的对象组。如“探索影响淀粉酶活性的条件”实验中，对三支试管的处理各不相同，其中对照组即1号试管只加1ml蒸馏水（可看作是不做任何处理）。2号、3号分别加等量的氢氧化钠溶液、盐酸溶液。自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照。如“观察植物细胞质壁分离与复原”实验，即是典型的自身对照实验前细胞形态加入0.3g/ml蔗糖溶液时细胞形态加入蒸馏水后细胞形态对照实验实验组一实验组二条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理，如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的

39、实验中，存在以下实验组和对照组。甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂（条件对照组）丙组：对蝌蚪不作任何处理（空白对照）相互对照：指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照。如在“植物向光性”的实验设计中，如下图所示，2与1对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可与1对照，4也可与1对照，也可与2对照。光光光光 1 2 3 4未经处理 尖端遮光 切去尖端 中部遮光（4）控制与平衡控制原则该原则是指要严格地操纵自变量，以获取因变量，同时，要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。即尽量消除实验误差，以取得较为精确的结果。常用的方法有单组、等组及轮组实验法。单组实验法对一组（或一个

40、）对象，既用A法，又用B法，顺序随机或轮流循环，这是生物实验常用的实验方法。例如，“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验，通常是将做好的紫色洋葱片叶表皮细胞装片，先用蔗糖溶液做质壁分离观察，接着又用清水做质壁分离复原观察，这就是单组实验法。由于对象同一，无关变量的影响也就被平衡和抵消了。等组实验法将状况相等的对象，分成两组，一组用A法，另一组用B法。例：“植物激素与向性”实验,设计了5组实验,其对象是玉米幼苗，要求品种、萌发期、粗细、大小、长势等状况都是相同的，这就是等组实验法，对无关变量的影响起到了平衡和消除作用。练习：把“植物激素与向性”实验的5组处理方法写出来，并对其相互间的对照能得到哪些

41、实验结论写出来。轮组实验法对两组或两组以上的对象，循环进行两个以上的实验处理，如甲组A法、B法；乙组B法、A法等，这样能有效的平衡和抵消无关变量的影响。例如，：“植物向光性”实验，可随机取2株（组）生长状况并不相等的玉米幼苗，做如下实验处理：甲组：玉米幼苗a先用“不透光”处理； b后用“单侧光”处理。乙组：玉米幼苗c先用“单侧光”处理；d后用“不透光处理。实验结果，则是 a+d（不透光）和b+c（单侧光）的比较，这就是轮组实验法。这种实验处理的匹配，对平衡、消除无关变量和额外变量更有说服力。 （5）平行重复原则任何实验必须有足够实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。平衡重复原

42、则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。下面的这道题就是根据平行重复原则设计的实验。在用质壁分离法测定细胞的渗透能力的实验中，把剪成小块的洋葱表皮细胞（等量）分别依次放入下面各组溶液中，结果记录如下表。培养皿蔗糖溶液浓度（mol/L）发生初始质壁分离细胞占观察细胞数目的百分比10.2无20.3无30.415%40.540%50.680%60.799%70.8100%注：组织细胞等渗浓度是指该组织细胞有50%发生质壁分离。请回答：、在以上基础上，如何进一步改进实验，将测定的洋葱表皮细胞的细胞液浓度范围精确到小数点后两位数。A、需设置的蔗糖溶液浓度分别为 。

43、B、 。C、观察D、结果与分析由以上实验设计的特点来看，采用了平行重复的原则来进行，消除了无关变量与额外变量的干扰，可多次重复该实验，使得实验结果更加客观、科学。（6）可行性与简便性原则可行性原则是指在设计生物学实验时，从实验原理、实验的实施到实验结果的产生，都具有可行性。设计实验时，要考虑到实验材料容易获得，实验装置比较简单，实验药品比较便宜，实验操作比较简便，实验步骤比较少，实验时间比较短。二、 实验技能(一)、实验基本技能（1）临时装片、切片和涂片的制作：适用于显微镜观察，凡需在显微镜下观察的生物材料，必须先制成临时装片、切片和涂片，如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中要制作洋葱表皮细胞

44、的临时装片，在“生物组织中脂肪的鉴定”中要制作花生种子的切片，在“观察动物如人体血液中的细胞”中要制作血液的涂片等等。（2）研磨，过滤：适用于从生物组织中提取物质如酶、色素等，要求学生熟练掌握研磨、过滤的方法，如研磨时要先将生物材料切碎，然后加入磨擦剂（常用二氧化硅）、提取液和其它必要物质，充分研磨之后，往往要进行过滤，以除去渣滓，所用过滤器具则根据需要或根据试题中提供的器材加以选用，如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等。（3）解离技术：适用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。（4）恒温技术：适用于有酶参加的生化反应，一般用水浴或恒温箱，根据题目要求选用。（5）纸层析技术：适用于溶液中物质

45、的分离。主要步骤包括制备滤纸条、划滤液细线、层析分离等。（6）植物叶片生成淀粉的鉴定：适用于光合作用的有关实验，主要步骤包括饥饿处理、光照、酒精脱色、加碘等。另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定、同位素示踪技术等。（二）、学习细菌培养的基本技术配制培养基：称量溶化调pH值分装加棉塞包扎灭菌：高压蒸气灭菌锅98Kpa、20分钟搁置斜面：50、斜面1/2试管长度接种：无菌操作、画蛇形细线、不破面培养：恒温箱中2557d3724h观察：菌落最初在蛇形细线上呈点状分布，最后布满整个斜面。1、关于培养基的配制 (1)细菌种类不同，营养基类型也不同，因此要采用相对应的配方配制培养基。 (2

46、)培养基除满足微生物所需各种营养外，还要有适宜的PH值。原因是不同种类的微生物除对培养基的营养需求不同外，对酸碱度的要求也不一样。大多数细菌生长发育的最适PH值为70以上，即偏碱性如：枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌PH=74-76。而霉菌和酵母菌的最适PH为70以下，即偏酸性。所以要调PH值，只有这样微生物才能表现出最大繁殖能力。 2、试管培养基的封口 培养基分装完毕，通常用棉塞封住管口。制作棉塞时，不要使用脱脂棉，因为脱脂棉容易吸水。用棉塞堵塞试管口时，不宜过紧或过松，以不留缝隙为标准。棉塞过紧，妨碍空气流通，不易拔出；棉塞过松，微生物会从缝隙处进入试管，导致培养基被污染；不能用试管去迎棉塞，

47、以防不洁空气进入。 3、使用高压蒸气灭菌锅时的注意事项 (1)紧盖和开盖时，都应采用对角式均匀地转动紧固螺栓，并且双手同时操作。切不可采用将紧固螺栓逐个拧紧或松开的方法。 (2)操作关键是在压力上升之前，必须先排除锅内冷空气。否则虽然压力达到要求但锅内温度达不到121，造成灭菌不彻底，如芽孢要在120下处理15分钟才能杀死。 (3)灭菌结束以后，切勿过早打开排气阀，否则，开盖时试管内的培养基会由于内外压力不平衡而冲出管口，使棉塞上沾染培养基而发生污染。 4、接种时的注意事项 (1)接种环(针)的箍处最易藏污纳垢，因此，接种环(针)箍处的灭菌尤为重要，稍有疏漏，将导致实验失败。可事先将这一部分插

48、入体积分数为75的酒精溶液中消毒，接种时再用火烧灼，以彻底灭菌。 (2)接种划线时要注意三点；一是划线的方向应该从里往外；二是线条要细并且密；三是不要重复划线。 (3)接种始终都要在无菌条件下进行(酒精灯火焰附近构成无菌区)。不能随意说话、谈笑。 5、菌种的保存 用牛肉膏斜面培养基培养的细菌，不具有芽孢的，在温度45时，可保存1个月；具有芽孢的，可保存6个月6、在高压蒸气灭菌开始以前，为什么要将灭菌锅内的冷空气排尽? 在高压蒸气灭菌以前，如果高压蒸气灭菌锅内的冷空气没有排尽，当压力上升到98kPa时，锅内的温度就不会上升到应有的高度，导致灭菌不彻底。7、灭菌完毕以后，如果压力未降到。就打开排气

49、阀，会出现什么现象?为什么? 如果压力未降到。就打开排气阀，试管内的培养基就会冲出管口。这是因为高压蒸气灭菌锅内外压力不平衡的缘故。8、接种操作为什么一定要在火焰旁边进行? 空气中存在有大量的微生物，而接种灯的火焰旁能形成无菌区域，在这里操作，可以避免杂菌污染。（三）、细胞融合技术细胞融合，是在一定条件下，将两个或多个细胞的细胞核融合在一起，并重新长出细胞壁，形成一个多核细胞细胞融合育种有其独特优点，克服了远缘杂交的巨大困难，实现了远缘遗传物质的重组，开创出崭新的无性杂交新途径。因此，受到世界各国的高度重视，已培育出许多动植物新品种。通过培养和诱导，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程

50、称为细胞融合或细胞杂交。     基因型相同的细胞融合成的杂交细胞称为同核体；来自不同基因型的杂交细胞则称为异核体。     同种细胞在培养时2个靠在一起的细胞自发合并，称自发融合；异种间的细胞必须经诱导剂处理才能融合，称诱发融合。     诱导细胞融合的方法有三种：生物方法（病毒）、化学方法（聚乙二醇PEG）、物理方法（电激和激光）。某些病毒如：仙台病毒、副流感病毒和新城鸡瘟病毒的被膜中有融合蛋白，可介导病毒同宿主细胞融合，也可介导细胞与细胞的融合，因此可以用紫外线灭活的此类病毒诱导细胞融合。化学和物理

51、方法可造成膜脂分子排列的改变，去掉作用因素之后，质膜恢复原有的有序结构，在恢复过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。     细胞融合不仅可用于基础研究，而且还有重要的应用价值，在植物育种方面已经成功的有萝卜+甘蓝、粉蓝烟草+郎氏烟草、番茄+马铃薯等等。 当两个细胞紧密地接触的时候，其细胞膜可能融合在一起，而融合的细胞含有两个不同的细胞核，称为异核体，在适当的条件下，它们可以融合在一起，产生具有原来两个细胞基因信息的单个核细胞，称为杂交细胞。多年来，在进行体细胞融合过程中，常常发现杂交细胞染色体丢失，只保留亲代细胞的某一种特性。 1975年，Kohler和Milst

52、ein应用小鼠骨髓瘤细胞和绵羊细胞致敏的小鼠脾细胞融合，得到的一部分融合杂交细胞既能继续生长，又能分泌抗羊红细胞抗体，将这种杂交细胞系统称为杂交瘤，应用这种方法可制备单一抗原决定簇的单克隆抗体。 事实上在此之前，1970年Sinkovics等人已经报导过产生特异性病毒抗体的淋巴细胞和由病毒引起的肿瘤细胞可以自然地在体内形成杂交瘤分泌特异性抗体。1973年Schwaber与Coken首次报导了鼠人杂交瘤的成功。1974年Bloom与Nakamura首次应用人的B细胞与人的骨髓瘤细胞融合产生淋巴因子。以后于1980年Luben与Molle证明，在体外培养10天的小鼠胸腺细胞能够产生淋巴因子，并能代

53、替在体外培养中产生初次免疫（也称原发性免疫）反应所需要的免疫T细胞。他们应用这种胸腺细胞培养液（称为条件培养液）加到小鼠脾细胞培养物中，并加入抗原（淋巴因子破骨细胞激活因子）刺激脾细胞产生免疫反应，随后用这种细胞与鼠骨髓瘤细胞杂交而产生破骨细胞激活因子的单克隆抗体，建立了体外初次免疫反应，缩短了在体内免疫的时间。1978年Miller与Lipman应用EB病毒转形人的B淋巴细胞产生单克隆抗体，使杂交瘤单克隆抗体技术向前迈进了一步。目前有些科学家正在应用抗肿瘤细胞的特异性单克隆抗体去探索人类癌症诊断与治疗的新途径，可望在不久的将来，这种针对恶性肿瘤细胞的特异性抗体可能成为一种特殊的运载工具，将杀

54、伤癌细胞的毒素和化疗药物等治疗剂结合在一起，特异地运送至恶性肿瘤细胞周围，发挥其应有的效能，这将为人类的癌症治疗开辟一个广阔的前景。植物体细胞杂交植物体细胞杂交是在原生质体培养技术的基础上，借用动物细胞融合方法发展起来的一门新型生物技术。植物体细胞杂交的过程包括原生质体的制备，原生质体融合的诱导，杂种细胞的筛选和培养，以及杂种植株的再生与鉴定等环节。下面以烟草和大豆的体细胞杂交为例，简要介绍植物体细胞杂交的过程。原生质体制备  选取烟草植株上的幼嫩叶片和培养好的大豆细胞，用酶解法制备原生质体。烟草的原生质体呈绿色，大豆的无色，在显微镜下很容易将二者区别开来。原生质体融合  取等量的烟草和大豆的原生质体混合后，加入聚乙二醇溶液。在显微镜下观察，可以看到原生质体相互黏集在一起。隔一段时间后，加入高钙、高pH的溶液，这时原生质体才开始融合。原生质体融合包括膜融合和核融合两个过程。诱导融合只能诱导细胞膜的融合，两个核的融合是在杂种细胞第一次有丝分裂时进行的。杂种细胞的筛选和培养  烟草与大豆的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中，不仅有烟草大豆杂种细胞，还有烟草细胞、大豆细胞