生物实验全揭秘：实验材料的选择与处理

生物科学是一门实验科学，生物科学的发展过程就是生物学家不断观察生命现象，提出假设，实验探究，得出科学结论的过程。在这些探究过程中，经典生物实验无一例外在选择实验材料中有其独到之处。鉴于此，选择理想的生物实验材料是生物科学实验、生物科学探究成败的关键之一。而选择适合的生物实验材料是制定计划与实施计划的关键。

生物实验材料的选择应注意以下几点：

1、选择的生物材料应是当地较常见、易于获得的材料。

2、选择的生物材料应健壮、新鲜。健壮的生物材料新陈代谢才旺盛,生物学特征才明显,用作实验效果才好。

3、选择的生物材料应价格便宜、成本低廉。这是做任何实验都必需考虑的经济因素。

4、最关键的选择原则应该是遵循实验目的与要求。

考向1  有色、无色材料的选择与处理

有色、无色材料的选择和处理

实验名称	实验材料及处理	取材原因
鉴定还原糖实验	苹果或梨的匀浆	用还原糖丰富的，白色或近于白色的材料，以避免色素对实验现象造成干扰
观察DNA和RNA在细胞中的分布	人的口腔上皮细胞	细胞结构完整且无色
观察植物细胞质壁分离及复原实验	紫色洋葱表皮细胞	细胞内具有中央液泡，且液泡内含有色素便于观察实验现象
用高倍镜观察叶绿体和线粒体实验	新鲜藓类的叶或者菠菜叶、黑藻叶人的口腔上皮细胞	藓类植物的叶薄而小，叶绿体清晰，可取整个叶制片，选用菠菜叶（稍带叶肉）的下表皮因为叶肉细胞中含有叶绿体。

易错易混

1．观察DNA、RNA在细胞中的分布不能选用哺乳动物成熟的红细胞（无细胞核，几乎不含DNA、RNA）。

2．不能用观察叶绿体的材料来观察线粒体（叶绿体中的色素颜色会掩盖健那绿染色后的颜色变化）。

3．观察叶绿体时，若选用菠菜叶则取稍带些叶肉的下表皮（靠近下表皮的叶肉细胞中的叶绿体较大而数目较少）。

4．在显色实验（如物质鉴定）中，材料最好不带颜色或颜色较浅，或实验时对有色材料进行脱色处理。

5．可溶性还原糖鉴定中不宜选择甜菜、甘蔗等作为实验材料，因它们不含还原糖

6．颜色深浅与所鉴定的物质的含量有关，含量越多，颜色越明显。

例1.下列有关教材中实验材料的选择，有关说法正确的是

A．观察细胞中DNA和RNA分布的实验中选用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞

B．用高倍显微镜观察叶绿体分布的实验中可选用洋葱根尖

C．观察细胞中的线粒体可以用植物叶肉细胞

D．观察细胞核用酵母菌细胞

【答案】D

【解析】紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞呈紫色，不能用于观察DNA和RNA的分布，应选用洋葱鳞片叶的白色内表皮细胞，A错误；洋葱根尖不含有叶绿体，不能用于叶绿体分布的观察，B错误；健那绿是专一性染线粒体的活细胞染料，能将线粒体染成蓝绿色，叶肉细胞有叶绿体，呈绿色，对实验产生干扰，C错误；酵母菌是真核细胞，含有细胞核，可用于细胞核的观察，D正确。

考向2  实验材料的生理状态

实验材料的生理状态的选择

实验名称	实验材料及处理	取材原因
细胞膜的提取实验	成熟的哺乳动物的红细胞	该细胞内无细胞核和各种细胞器，避免了其他膜结构对细胞膜的干扰
比较过氧化氢酶在不同条件下的分解	新鲜的肝脏研磨液	肝脏是人体内重要的解毒器官，富含H2O2酶
绿叶中色素提取和分离	新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）	使滤液中含较多的色素
证明光合作用的场所和产物实验	用水绵和好氧性细菌	由于水绵为带状叶绿体；同时，通过显微镜易观察到好氧性细菌的分布情况
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验	洋葱根尖	该部位细胞分裂旺盛，易观察到分裂期染色体的行为变化
探索生长素类似物促进扦插的枝条生根的最适浓度	绿化树种或花卉的一年枝条	一年枝条生长旺盛
观察植物向性运动实验	植物幼苗或刚萌发并正长出幼根的蚕豆、玉米种子	幼嫩的组织细胞灵敏度高，易受外界因素影响，便于观察向性运动

易错易混

1．观察细胞的有丝分裂或低温诱导染色体加倍时，应注意观察呈正方形的根尖分生区细胞（长方形的细胞可能是根尖的伸长区或成熟区的细胞，这些细胞没有分裂能力）。

2．观察细胞的减数分裂所选的材料可以是动物的精巢或植物的雄蕊，而不宜选用动物的卵巢或植物的雌蕊（雄配子产生数量远远多于雌配子的）。

3．观察植物细胞的质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞（含有大液泡）

4．物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。鸡蛋清作为鉴定蛋白质的材料时，因其较黏稠，故使用时需稀释。

例2．有关“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的实验分析，错误的是

A．实验材料一般不选择带叶的枝条

B．在预实验中需要设置蒸馏水处理的对照组

C．用不同浓度的生长素类似物处理可能获得相同的生根数目

D．实验的无关变量为插枝生根的数目、生长素类似物溶液处理插条的时间

【答案】D

【解析】实验目的是“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”，实验的自变量是生长素类似物的浓度，无关变量是枝条长度、生长素类似物处理的时间等，因变量是插条生根的长度或生根数；实验前做预实验目的是为正式实验摸索条件，减少实验误差。

A．叶有蒸腾作用，会使植物失去水分，不能正常生长，因此实验材料一般不选择带叶的枝条，A正确；

B．在预实验中需要设置用蒸馏水处理的对照组，这样才能大致确定促进生根和抑制生根的浓度范围，B正确；

C．生长素的作用具有两重性，在最适浓度的两侧，总会找到一个低浓度和一个高浓度，它们促进生根的效果相同，C正确；

D．实验无关变量包括枝条的长度、生长素类似物处理的时间、温度等，D正确。

考向3  其他实验材料

其他实验材料的选择

实验名称	实验材料及处理	取材原因
鉴定脂肪实验	花生种子	用富含脂肪和蛋白质的材料
鉴定蛋白质实验	豆浆和蛋清溶液	用富含蛋白质的材料
鉴定淀粉实验	马铃薯匀浆	用富含淀粉的材料
探究酵母菌细胞呼吸的方式	酵母菌培养液	酵母菌可以很长时间进行无氧呼吸
细胞大小与物质运输的关系	用水绵和好氧性细菌	由于水绵为带状叶绿体；同时，通过显微镜易观察到好氧性细菌的分布情况
细胞大小与物质运输的关系	含酚酞的琼脂块	含酚酞的琼脂块模拟细胞
证明DNA是遗传物质实验	肺炎双球菌	肺炎双球菌有两种类型（S型和R型），通过菌落特征或小鼠表现出的症状就可间接判断细菌是否发生转化。肺炎双球菌核区中的DNA分子不与蛋白质结合，因此，用它作实验材料易于单独观察DNA在遗传中的作用
噬菌体侵染细菌实验	噬菌体	噬菌体的化学成分主要由DNA和蛋白质组成，且DNA和蛋白质易分开、单独进行实验
孟德尔的杂交实验	豌豆	①豆是自花传粉、闭花受精植物，在自然状况下一般是纯种；②豌豆的品种多，且一些品种之间具有稳定的、易区分的性状；③豌豆结籽多，便于统计学处理实验数据
用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度	双子叶草本植物	单子叶草本植物往往是丛生或蔓生
培养液中酵母菌种群数量的变化	酵母菌	酵母菌为单细胞生物,可以采用血球板计数法

归纳总结

教材实验的“一材多用”

有些实验所用的生物材料相同，对于这一类材料可进行归纳记忆。如洋葱、口腔上皮细胞、酵母菌等。例如，洋葱在实验中的应用。

取材部位	实验名称	取材原因
叶	鳞片叶	植物细胞的质壁分离和复原	外表皮细胞含紫色大液泡
使用高倍显微镜观察细胞的多样性	细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内表皮细胞有明显的细胞核
观察DNA和RNA在细胞中的分布	内表皮细胞近于无色
管状叶	叶绿体中色素的提取和分离	色素含量多
根	观察根尖分生组织细胞的有丝分裂	材料易得，且分生区细胞分裂能力强，染色体数目少，易于观察
低温诱导植物染色体数目的变化	材料易得，且低温（4℃）下根尖也能分裂生长，诱导染色体变异率较高

例3．生物实验中常用实验试剂处理实验材料。下列说法不正确的是

A．脂肪检测时用体积分数为50%的酒精洗去浮色，后用吸水纸吸去酒精

B．在卡诺氏液固定细胞形态后要用体积分数为95%的酒精冲洗实验材料

C．盐酸能使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与吡罗红结合

D．盐酸与酒精的混合液，在室温下可以使洋葱根尖分生区的细胞互相分离

【答案】C

【解析】脂肪的鉴定中，切取子叶薄片，放在载玻片的中央，在薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色后先用吸水纸吸取染液，然后用体积分数为50%的酒精洗去浮色，再制成临时装片；低温诱导染色体数目加倍实验步骤为：选材→固定→解离→漂洗→染色→制片，将细胞放入卡诺氏液中浸泡以固定细胞形态，然后用体积分数为95%的酒精溶液冲洗2次；观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的原理是甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，其中甲基绿能将DNA染成绿色，吡罗红能将RNA染成红色，盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞内，同时盐酸使染色体中的DNA与蛋白质分离，便于DNA与染色剂的结合；观察细胞有丝分裂实验的步骤：选材、解离（质量分数为15%的HCl和体积分数为95%的酒精混合液，使细胞分离）、漂洗（清水，洗去解离液，便于染色）、染色（龙胆紫或醋酸洋红等碱性染料）、压片（使细胞分散）、观察。

A．在检测生物组织中的脂肪实验时，体积分数为50%的酒精溶液的作用是洗去浮色，然后用吸水纸吸去酒精，A正确；

B．使用卡诺氏液固定细胞形态后，要用体积分数为95%的酒精冲洗2次，B正确；

C．盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合，但DNA与甲基绿亲和力更强，C错误；

D．盐酸与酒精的混合液，可使洋葱根尖分生区的细胞互相分离，D正确。