用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体的教学设计

相关知识

地球上绝大多数生命活动所需能量的最终源头是太阳能。绿色植物是主要的能量转换者，完成这一能量转换的细胞器是叶绿体。叶绿体利用光能将二氧化碳和水合成糖类等有机物，同时产生氧。在高等植物细胞中叶绿体呈椭球形，长径5～10 μm，短径2～4 μm，厚2～3 μm。高等植物的叶肉细胞中一般含50～200个叶绿体，可占细胞质的40%。叶绿体的数目因同种植物不同细胞类型、生态环境、生理状态而有所不同。在藻类细胞中，叶绿体形状多样，有网状、带状、裂片状和星形等，而且体积巨大，长径可达100 μm。

线粒体是动植物细胞中重要的细胞器，与能量转换有关。线粒体一般呈粒状或棒状，因不同的细胞种类和生理状态而不同，可呈环形、哑铃形、线状、分支状或其他形状。线粒体数目因细胞种类和生理状态不同有所差异，一般在一个细胞中有数百到数千个。植物细胞因有叶绿体的缘故，线粒体数目相对较少；肝细胞中约有1 300个线粒体，占细胞体积的20%；巨大变形虫中线粒体数目可达50万个；许多哺乳动物成熟的红细胞中无线粒体；酵母细胞中有一个大型分支状的线粒体。线粒体通常分布在细胞生命活动旺盛的区域。例如，在肝细胞中呈均匀

分布；在肾细胞中靠近微血管，呈平行或栅栏状排列；在精子中集中在尾的基部。线粒体在细胞质中可以向生命活动旺盛的区域迁移。

二、实验原理

（1）植物绿色部位的细胞中含有叶绿体。如果将叶片的横切片制成临时装片，就可以在显微镜下观察到叶绿体。某些植物幼嫩的叶也可直接用于观察叶绿体。（2）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，健那绿是一种碱性染料,专一性地对线粒体进行染色，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。通过染色可以在高倍显微镜下观察到生活状态线粒体的形态和分布。

三、材料用具

1．材料藓类（或菠菜、黑藻的叶）、人口腔上皮细胞。

2．用具显微镜，载玻片，盖玻片，滴管，镊子，消毒牙签。

3．试剂及配制方法

（1）试剂：清水，健那绿染液。

（2）试剂配制：

①等渗溶液称取0．85 g NaCl、0．25 gKCl、0．03 gCaCl2溶于100 mL蒸馏水中。

②健那绿染液先称取10 mg健那绿溶于1 mL等渗溶液中，用滤纸过滤。再取滤液加入49 mL等渗溶液中，即为染色液。

四、操作要点

（1）制作临时装片

①在观察黑藻前10 min，用40 °C的水浸泡黑藻的叶。这样的叶用于制作临时装片，便于观察到黑藻的叶绿体随细胞质而流动。

②制作藓类叶的临时装片，在洁净的载玻片中央滴一滴清水。用镊子取一片藓类小叶，或者取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮，放入水滴中，盖上盖玻片。

③在适宜的温度下制作人的口腔上皮细胞临时装片。可以将健那绿染液保持在37 °C，尽可能使人的口腔上皮细胞在染色期间保持在生活状态。

④用健那绿染液染色时，要染色10～15 min。在此期间要适当添加染液，以保证细胞不干燥。

（2）观察

①观察时，注意通过调整光圈来调节反射光线的强弱，使进入物镜的光线不要太强。

②按照正确的观察顺序，先用低倍镜找到观察的物像，通过移动临时装片选择单层的典型细胞，再转换高倍镜进行观察。

五、实验步骤

1.观察人口腔上皮细胞线粒体

⑴把清洁的载玻片平放在桌上，滴上数滴詹姆斯绿染液于载玻片中央。

⑵用消毒牙签的钝端在自己口腔颊粘膜处稍用力刮取口腔上皮细胞，均匀地涂到载玻片的染液中。盖上盖玻片，四周溢出的染液用吸水纸吸干。

⑶5分钟后用高倍镜或油镜观察，可以看到在接近无色的口腔上皮细胞的细胞质中，特别是在细胞核周围，散布着许多被染成蓝绿色的短棒状或颗粒状结构，

即为线粒体。

2.观察洋葱鳞茎表皮细胞线粒体

(1)撕取5×5毫米一块新鲜洋葱鳞茎内表皮，展平在洁净载玻片中央。

(2)滴上数滴詹姆斯绿染液染色10分钟，盖上盖玻片，用吸水纸吸去周围溢出的染液。

(3)在高倍镜或油镜下可以观察到细胞质中的线粒体被染成蓝绿色，呈条状或颗粒状。

六、实验结果：

师：在显微镜下，有没有看到线粒体和叶绿体在细胞中的分布？

生1：有，在菠菜叶片临时切片中我们可以看到很多绿色的扁平的椭圆型或球形的颗粒，分布在细胞质当中

生2：有，在人的口腔上皮细胞临时装片中可以看到蓝绿色的线粒体，细胞质接近无色

师：在高倍显微镜下，能观察到线粒体和叶绿体的内部结构吗？为什么？

生：不能，因为我们实验采用的是光学显微镜，其放大倍数不是很大，所以看不到，需要在电子显微镜下才能看到线粒体和叶绿体内部的结构。

七、形成性测试

师：对于本节实验课，它们在形态、结构上有什么不同？在功能上如何分工？它们又是如何协调配合完成各种生命活动的呢？

生1：可能在染健那绿时，时间不够，导致现象不是很明显

生2：可能在制作人口腔上皮切片时，没有滴加生理盐水，在实验中上皮细胞会死亡，而健那绿染液是活性染液