高中植物细胞有丝分裂实验的探索

冯芝华

【内容摘要】在高中生物的学习过程中，由于生物知识的抽象性，很多我们无法很好地理解生物课本中的知识，这就需要安排一些动手操作的实验内容，让我们在亲身操作的过程中验证课本上学习到的知识，加深对知识的理解，从而能够更加灵活地运用知识。植物细胞的有丝分裂过程是课本中的重点内容，同时也是一个很典型的实验，我们可以通过观察植物细胞的有丝分裂来帮助自己理解。

【关键词】高中生物 植物细胞 有丝分裂 实验 探索

在高中生物的学习中，植物细胞有丝分裂既是高考考查的重点内容，同时也是实验中的一个重要部分。观察植物细胞的有丝分裂时，通常选用由洋葱根尖切片制成的臨时装片，通过显微镜对其中的根尖细胞进行观察。由于实验材料选取的不同，观察到的植物细胞有丝分裂现象的数量也就不同，与此同时，实验的观察结果还受到实验材料选取的时间、染色液的化学成分以及环境温度等等。为了帮助我们更清晰、明确地观察到有丝分裂的现象，接下来本文将对观察植物细胞有丝分裂的实验进行深入探讨，详细讲述实验过程以及结果。

一、实验材料的准备

为了更好地观察到植物细胞有丝分裂的过程，需要选择恰当的实验材料。由于洋葱根尖细胞的生长周期较短，在实验室中用较短的时间就可以培育大量的洋葱根尖。同时，洋葱根尖细胞容易被染色剂着色，便于我们在显微镜下进行观察。因此，本实验选择洋葱根尖作为观察的对象。在购买质量较好、生长力旺盛的洋葱之后，将洋葱鳞茎盘上的老根以及周围的外部组织切除，将处理好的洋葱放在装有清水的烧杯之上，确保杯中的清水能够刚好触及洋葱的鳞茎盘。将洋葱置于通风良好、温度保持在20～25度的环境之中培育，保持每天更换一次烧杯中的水，5天之后洋葱便可以长出3～4厘米的幼根。

长度在3厘米左右的洋葱根尖非常有利于实验的观察，这时便可以对洋葱根尖进行染色。对洋葱根尖进行染色需要浓度为0.2%和0.05%的龙胆紫染液和10%的盐酸解离液。首先将洋葱根尖剪成2～3mm的小段，放置在装有10%的盐酸解离液的培养皿中进行解离，时间应当控制在3～5分钟左右。随后将洋葱切片取出，放入清水中漂洗后取出放置在干净的载玻片上，用0.05%的龙胆紫染液对洋葱切片进行染色，时间控制在三分钟。随后盖上盖玻片，用吸水纸在盖玻片一端进行吸引，吸去多余的染液，再用拇指轻轻按压盖玻片，让根尖细胞相互分开，注意不要将盖玻片弄碎。

二、实验的操作过程及实验现象

在制作好洋葱根尖细胞的标本之后，使用显微镜对洋葱根尖中的植物细胞进行观察。首先应当使用低倍镜进行观察，获取较大的观察视野，在找到根尖的分生组织细胞所在区域之后再使用高倍镜进行有丝分裂过程的仔细观察。

上图是高倍显微镜下观察到的洋葱根尖细胞有丝分裂的不同过程。左上角的第一幅图为植物细胞有丝分裂的间期，可以清楚地从显微镜观察到植物细胞内有一个很大的细胞核，此时染色质还没有非常固定的形态。接下来植物细胞开始进行着DNA分子的复制以及相关蛋白质的合成，此时还是以染色质的形式存在。随后有丝分裂进入前期，细胞核的核膜逐渐消失，核仁逐渐解体，这是染色质盘绕形成染色体，一条染色体上有两条姐妹染色单体，二者共用一个着丝点，同时由细胞的两极向内发射出纺锤丝，进而构成纺锤体。随后有丝分裂进入中期，这是观察染色体形态及数目最好的时期，此时染色体着丝点的两侧与纺锤丝相连，整齐地排列在赤道板上。随着纺锤丝的不断牵引，有丝分裂开始进入后期。在此阶段中，着丝点开始分裂，因此一条染色体上的姐妹染色单体开始分开，形成两条子染色体，染色体数目加倍。随后，纺锤丝牵引着子染色体不断向两极移动，进入了有丝分裂的末期。在有丝分裂的末期，染色体变回染色质的形态，纺锤体逐渐消失，出现了新的核膜、核仁。同时，在赤道板的位置形成了新的细胞板，逐渐扩展形成细胞壁，最终完成有丝分裂，形成了两个子细胞。

三、优化生物实验教学的策略

在高中生物的学习过程中，由于实验的机会比较宝贵，我们在实验课前认真做好实验的预习。我们首先要掌握实验所涉及的基本知识，例如在进行植物细胞有丝分裂的观察实验之前，我们要对细胞分裂的各个时期有一定的了解。只有我们有知识上的基础，才能在实验的预习过程中发现实验的要点、准备实验材料的过程中需要注意的问题等。这不仅能够保证实验顺利地进行，而且能起到引导我们深入思考的作用。与此同时，为了提高我们预习的效率，教师也应对实验预习教案进行优化。教师可以采用图表式的教案帮助我们进行预习，该预习教案应涉及实验原理、实验流程、实验现象以及实验结果的分析，让我们对实验的重点一目了然，帮助我们把握预习的要点，大大提高了我们利用时间的效率。此外，教师还可以对实验过程中我们的提问环节进行优化。在实验的提问环节中，经常会因为我们没有思考到位而导致冷场的现象，浪费了实验课上的时间。为此，教师可以先给我们提供一些问题情境，让我们对这些问题情境进行解读，在为我们指引思考的方向的同时还留有一些想象的空间，鼓励我们积极地进行提问，提高实验课的质量。

植物细胞的有丝分裂是高考考察的重点内容，因此广大师生应当充分利用观察细胞有丝分裂的实验机会，借此加深对知识的理解，灵活掌握有丝分裂几个时期的特点，为后面的学习打下坚实的基础。

（作者单位：山东省邹城市第一中学）