關於顯微鏡掌握這麼多就夠了(順便說下顯微鏡的發明)

2021-02-18 生物100


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高中生物一輪複習已經開始。一輪複習在知識上複習的原則是全面性、基礎性和綜合性。重在知識梳理和建立聯繫,但綜合性不能太強,關係比較近的知識可以前後建立聯繫。所以接下來的一輪複習既適合複習又適合新課,既適合學生,又可以作為老師的備課參考。

生物科學的研究經歷了從現象到本質、從定性到定量的發展過程。當今它正朝著宏觀和微觀兩個方向發展。宏觀觀方面已經發展到全球生態系統的研究;微觀方面則向著分子方向發展。顯微鏡的出現使生物學進入細胞生物學時代,使生物學朝著微觀方向發展。本節課複習顯微鏡的使用和相關問題、注意事項。【電子課本】必修一第一章第2節:細胞多樣性和統一性。順便介紹下與顯微鏡有關的觀察實驗。

一、普通光學顯微鏡及其發明

顯微鏡,作為在科學實驗中的一個基本實驗儀器,它既神奇又簡單。說它神奇,因為它能使觀察者「看得更小」,能使物體「變得更大」,從而使人們領略到另外一個完全不同的世界景觀。說它簡單,是因為它就是一個可以放大物體的凸透鏡。

1.細胞的發現者和命名者

1665年,英國科學家虎克(R. Hooke)用顯微鏡觀察植物的木栓組織,發現由許多規則的小室組成,他把觀察到的圖像畫了下來,並把「小室」稱為cell——細胞。他既是細胞的發現者,也是命名者。儘管這些細胞早已死去,只留下細胞壁,但這是細胞第一次被人類發現。

這個虎克實際上就是物理學上的胡克,即胡克定律的那個胡克。他的全名叫羅伯特·虎克或羅伯特·胡克(Robert Hooke,1635-1703),英國物理學家、天文學家。

2.第一個發現微生物的人,活細胞的發現者

「工欲善其事,必先利其器」。在17世紀,許多顯微鏡的製造者,同時也是生物體微觀結構的研究者。荷蘭著名磨鏡技師列文虎克 (A. van Leeuwenhoek)用自製的顯微鏡,觀察到不同形態的細菌、紅細胞和精子等。1674年發現一滴池水中有各種原生動物和單細胞藻類,因此,被譽為原生動物學之父。1677年他有觀察到了動物精子,1683年發現了細菌。他對動、植物的顯微構造也有所觀察。他首次對紅血球給予了精確的描述。

他的全名是,安東尼·范·雷文霍克或列文虎克或勒溫霍克等等(Antony. van Leeuwenhoek,1632-1723),荷蘭生物學家、著名磨鏡技師。

3.顯微鏡的發明人到底是誰?

1590年,在荷蘭的米德爾堡,眼鏡製造商詹森的兒子傑克思在工場玩耍時,無意間將兩片凸透鏡重疊在一起,發現鏡片下的小螞蟻大了許多倍。詹森父子被這奇怪的現象吸引住了,於是,他們用薄鐵片卷了兩個鐵簡,讓小鐵筒在大鐵筒裡滑動。他們把兩個凸透鏡分別裝在大小鐵簡上,利用鐵筒的滑動,調整透鏡的距離,這樣就可以得到較清晰的成像。這個裝置就是顯微鏡的雛形。

在顯微鏡的發明歷史中,涉及到很多人物,比如詹森父子、漢斯·利泊希、伽利略、法泊爾、列文虎克、羅伯特虎克、馬爾比基、惠更斯等等。關於到底誰是顯微鏡的創始人,至今並未查明。不僅荷蘭和英國都希望自己的國家享有這個榮譽而各抒己見,各國科學家的說法也極不一致。不少學者主張把荷蘭人列文虎克作為顯微鏡的首創者。也有人認為列文虎克是受到羅伯特虎克的《顯微術》一書啟發,才磨製出精度更高的顯微鏡。還說羅伯特虎克因得罪了牛頓而很多資料和文獻、成果被毀,從而喪失了科學意義和流傳性。

現在也不必追究到底是誰發明了顯微鏡,可以說是科學家集體的智慧。無疑顯微鏡的發明給科學帶來了巨大的影響,推動了科學的快速發展。

目前光學顯微鏡在世界各國已經達到了高度的發展。不僅如此,電子顯微鏡、螢光顯微鏡等又相繼問世。然而,今天的發展,還應歸功於那些顯微鏡的奠基人。

其實,沒有定論也是一種結果,可以讓後人繼續研究,讓後人明白科學發現和發明的不易,需要更多的合作。

二、普通光學顯微鏡的構造

三、顯微鏡的使用和規律

1.使用步驟

取鏡、安放——對光——壓片——觀察

2.目鏡和物鏡

物鏡有螺紋,目鏡沒有;物鏡越長放大倍數越大,目鏡相反。

3.成像規律——放大倒立的虛像——上下相反左右相反

①假設在視野中看到物象在如圖所示,則物體實際上在哪?或者說想將物象移到視野中央,怎麼移動?

②假如在顯微鏡視野中看到一個字母P,則實際上是________。

③假如在視野中看到細胞質在順時針轉動,則實際上怎樣轉動?

圖片來自網絡↑

大絕招:這類問題的簡單解決辦法是把原圖平面旋轉180°

4.放大倍數——等於目鏡放大倍數X物鏡放大倍數

①一行細胞

②充滿整個視野

若視野中細胞為單行,計算時只考慮長度和寬度(與放大倍數成反比);若視野中充滿細胞,計算時考慮面積的變化(與放大倍數的平方成反比),細胞數量與放大倍數的變化規律如下:


低倍鏡下放

大倍數為a

高倍鏡下放

大倍數為na

視野中一行細胞數量

c

c×(1/n)

圓形視野內

細胞數量

d

d×(1/n2)

注意:

1.顯微鏡的放大倍數是指物像長度或寬度的放大倍數,而不是面積或體積。

例如,你到店裡吃披薩,8寸的8元,12寸的12元,吃哪個更划算?

2.這裡所說的放大倍數是與原來放大倍數相比。比如下面的練習3,原來放大10×10,後來10×40,即放大倍數是4。

5.判斷汙點存在的位置

四、高中生物學中顯微鏡的應用

高考不會對顯微鏡進行單獨考查,一般會結合相關實驗和操作及注意事項一起考查。觀察法是生物學的基本研究方法之一,「觀察、觀察、再觀察」曾作為巴甫洛夫的座右銘寫在他實驗室的牆壁上。觀察法是指人們在自然發生的條件下,通過感官或藉助於儀器,有目的有計劃地考察研究對象,從而獲得有關經驗性材料的方法。觀察法在高中生物教材中常常與顯微鏡的使用結合起來,考查使用光學顯微鏡觀察細胞的結構或者細胞的生命活動。下面列舉有關利用顯微鏡的觀察實驗。其他的方法參閱:高中生物教科書中涉及到的科學研究方法

1.必修一P7:使用高倍鏡觀察幾種細胞

問題探討圖中的細胞分別是血細胞、口腔上皮細胞、根尖分生區細胞、洋蔥表皮細胞。

2.必修一P18:脂肪的檢測和觀察

原理:蘇丹Ⅲ+脂肪→橘黃色;蘇丹Ⅳ+脂肪→紅色。製作臨時切片,檢測和觀察植物組織中的脂肪這個實驗需要用到顯微鏡觀察脂肪顆粒。

3.必修一P26:觀察DNA和RNA在細胞中的分布

在觀察DNA和RNA在細胞中的分布時用的是甲基綠和吡羅紅混合染色劑,而不是單獨染色。甲基綠使DNA呈現綠色,吡羅紅使RNA呈現紅色。關於染色問題參考歸納:中學生物學中的顏色反應群集

4.必修一P41:體驗製備細胞膜的方法

選用的細胞是哺乳動物成熟的紅細胞,是因為哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核和眾多的細胞器。可以較純的細胞膜。P41圖為人正常紅細胞的光鏡照片和人部分紅細胞已經漲破的光鏡照片。

5.必修一P47:用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體

健那綠染液是專一性染線粒體的活細胞染料,可以使活細胞中的線粒體呈現藍綠色,而細胞質接近無色。葉綠體由於本身是綠色,所以不需要染色。

6.必修一P63:植物細胞質壁分離和質壁分離復原

在觀察植物細胞質壁分離和質壁分離復原的實驗中,整個過程都是在顯微鏡下操作,需要三次觀察,分別是滴加溶液前、滴加溶液後、滴加清水後。每次觀察的目的不一樣,都是用低倍鏡,細胞一直是活的。

7.必修一P115:觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂

裝片製作過程:解離、漂洗、染色、製片

8.必修二P21:觀察蝗蟲精母細胞減數分裂固定裝片

在低倍顯微鏡下觀察蝗蟲精母細胞減數分裂固定裝片。識別初級精母細胞、次級精母細胞和精細胞。先在低倍鏡下依次找到減數第一次分裂中期、後期和減數第二次分裂中期、後期的細胞,再在高倍鏡下仔細觀察染色體的形態、位置和數目。

9.必修二P88:低溫誘導植物染色體數目的變化

低溫能夠抑制紡錘體的形成,以致影響染色體被拉向兩極,細胞也不能分裂成兩個子細胞,於是,植物細胞染色體數目發生變化(加倍)。注意這個實驗能證明著絲點的分裂不是紡錘絲拉的。紡錘絲的作用是將分開的兩個染色體拉向兩極。秋水仙素也能抑制紡錘體的形成而誘導多倍體的形成。

10.必修三P68:培養液中酵母菌種群數量的變化

對一支試管中的培養液(可定為10 mL)中的酵母菌逐個計數是非常困難的,可以採用抽樣檢測的方法。用到血細胞計數板。

:對於以上內容,本節課只要求掌握核心知識,等複習到相關內容時,再全面掌握。

五、練習:

1.(17江蘇,4)下列關於用顯微鏡觀察細胞的實驗,敘述正確的是(    )

A. 轉換物鏡時應該手握物鏡小心緩慢轉動

B. 以洋蔥鱗片葉內表皮為材料不能觀察到質壁分離

C. 蘇丹III染色後的花生子葉細胞中可觀察到橘黃色顆粒

D. 在新鮮黑藻小葉裝片中可進行葉綠體形態觀察和計數

2.如果在載玻片上依次寫上b、d、p、q四個字母,那麼在顯微鏡目鏡的視野中從左往右依次可以看到的是( ) 
A. b、d、 p、q      B. d、b、q、p      
C. p、q 、b、d      D .q、p、d、b 

3.當顯微鏡的目鏡為10×,物鏡為10×時,在視野直徑範圍內看到一行相連的8個細胞。若目鏡不變,物鏡換成40×時,則在視野中可以看到這行細胞中的(    )

A.2個  B.4個  C.16  D.8個

4.(2013·上海,4)使用顯微鏡觀察裝片,在10倍物鏡下觀察到的圖像清晰、柔和,再直接轉換至40倍物鏡觀察。此時,除調節細調節器外,還需調節反光鏡(或亮度調節鈕)和光圈。正確的操作是(    )

A.用平面鏡(或調低亮度)、光圈縮小

B.用平面鏡(或調低亮度)、光圈放大

C.用凹面鏡(或調高亮度)、光圈放大

D.用凹面鏡(或調高亮度)、光圈縮小

5.下列關於高倍物鏡的敘述,正確的是(    )

A.因為蘚類葉片大,在高倍鏡下容易找到,所以可以直接使用高倍物鏡觀察

B.為了使高倍鏡下的視野亮一些,可使用更大的光圈或凹面反光鏡

C.換上高倍物鏡後,必須先用粗準焦螺旋調焦,再用細準焦螺旋調至物像最清晰

D.要觀察圖1所示微生物,應把載玻片向圖2中甲方向移動

6.(2017全國卷III·29)

利用一定方法使細胞群體處於細胞周期的同一階段,稱為細胞周期同步化。秋水仙素阻斷法是能夠實現動物細胞周期同步化的方法之一:在細胞處於對數生長期的培養液中添加適量的秋水仙素,秋水仙素能夠抑制_________________,使細胞周期被阻斷,即可實現細胞周期同步化。經秋水仙素處理的細胞______________(填「會」或「不會」)被阻斷在周期。


六、相關閱讀

1.本文相關閱讀

【電子課本】必修一第一章第2節:細胞多樣性和統一性

高中生物教科書中涉及到的科學研究方法

中學生物學中的顏色反應群集

2017年江蘇卷

2017年全國卷III

細說酵母菌的血細胞計數板直接計數法

2.一輪相關閱讀

第一章第一節:從生物圈到細胞

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七、答案:

1.C

2.A,注意順序

3.A

4.C

5.B

6.紡錘體形成;不會

參考文獻:

1.課程標準

2.顯微鏡的由來(生命世界,2012)

3.霍克、虎克和胡克(生物學通報,1984)

4.到底誰是顯微鏡的發明者(大科技(百科新說),2015)

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