中學(xué)生物專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作手冊(cè)前言生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)操作是理解生物規(guī)律、培養(yǎng)科學(xué)思維的重要途徑。本手冊(cè)聚焦中學(xué)生物核心實(shí)驗(yàn)，從操作規(guī)范、原理闡釋到問(wèn)題解決，為同學(xué)們提供專業(yè)、實(shí)用的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，助力大家在實(shí)踐中掌握知識(shí)、提升技能，感受生命科學(xué)的魅力與嚴(yán)謹(jǐn)性。第一章顯微鏡的使用與維護(hù)實(shí)驗(yàn)一光學(xué)顯微鏡的規(guī)范操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)及各部件功能。2.熟練運(yùn)用低倍鏡、高倍鏡觀察微小物體，規(guī)范調(diào)焦、對(duì)光等操作流程。3.理解顯微鏡成像原理（放大、倒立虛像），學(xué)會(huì)計(jì)算放大倍數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理光學(xué)顯微鏡通過(guò)物鏡和目鏡的兩次放大（物鏡成倒立放大實(shí)像，目鏡成正立放大虛像），將微小物體放大至人眼可辨。放大倍數(shù)為物鏡倍數(shù)與目鏡倍數(shù)的乘積，成像為上下、左右均顛倒的虛像。三、實(shí)驗(yàn)材料光學(xué)顯微鏡、永久裝片（如洋蔥表皮細(xì)胞、人血涂片）、擦鏡紙、紗布、低倍物鏡（通常10×）、高倍物鏡（通常40×）、目鏡（5×或10×）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.取鏡與安放右手握鏡臂，左手托鏡座，將顯微鏡平穩(wěn)放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)偏左位置（鏡座距臺(tái)邊約5厘米），鏡臂朝向自己，安裝好目鏡和物鏡（低倍物鏡先對(duì)準(zhǔn)通光孔）。2.對(duì)光轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，使低倍物鏡對(duì)準(zhǔn)通光孔（物鏡前端距載物臺(tái)約2厘米）；打開(kāi)遮光器，選較大光圈對(duì)準(zhǔn)通光孔；左眼注視目鏡，右眼睜開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)反光鏡（平面鏡或凹面鏡），直至目鏡內(nèi)看到明亮均勻的圓形視野。3.放置裝片將永久裝片放在載物臺(tái)上，用壓片夾固定，確保觀察對(duì)象正對(duì)通光孔中心。4.低倍鏡觀察轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋，使鏡筒緩緩下降（眼睛從側(cè)面看物鏡，避免壓碎裝片）；然后左眼注視目鏡，反向轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋，使鏡筒上升，直至視野中出現(xiàn)物像；再微調(diào)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋，使物像清晰。5.高倍鏡觀察低倍鏡下找到清晰物像后，將需放大的目標(biāo)移至視野中央（高倍鏡視野小，物像偏離中央易移出視野）；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，換高倍物鏡（注意不要碰到裝片）；微調(diào)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋（高倍鏡下粗準(zhǔn)焦螺旋易壓碎裝片或使物像消失），必要時(shí)調(diào)節(jié)光圈或反光鏡增加亮度。6.收鏡與整理觀察完畢，轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋提升鏡筒，取下裝片；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，將物鏡偏到兩旁，鏡筒降至最低；用擦鏡紙擦拭目鏡、物鏡鏡頭（不可用紗布或手擦），用紗布擦拭鏡身；將顯微鏡放回鏡箱，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。五、注意事項(xiàng)1.取鏡安放時(shí)輕拿輕放，避免震動(dòng)損壞光學(xué)部件。2.對(duì)光時(shí)低倍物鏡對(duì)準(zhǔn)通光孔，高倍鏡觀察前務(wù)必先在低倍鏡下找到目標(biāo)并移至中央。3.調(diào)焦時(shí)鏡筒下降要從側(cè)面看物鏡，防止壓碎裝片或損壞鏡頭。4.鏡頭臟污時(shí)，僅用擦鏡紙擦拭，且擦鏡紙用后丟棄，不可重復(fù)使用。5.反光鏡平面鏡用于光線充足時(shí)，凹面鏡用于光線較暗時(shí)，避免強(qiáng)光直射損傷眼睛。六、實(shí)驗(yàn)拓展與思考1.若視野中物像偏左上方，應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)裝片才能將其移至中央？（左上方，因成像倒立，物像移動(dòng)方向與裝片移動(dòng)方向相反）2.某同學(xué)觀察時(shí)視野過(guò)暗，可采取哪些措施？（調(diào)大光圈、換凹面鏡、檢查物鏡是否對(duì)準(zhǔn)通光孔）第二章臨時(shí)裝片的制作與細(xì)胞觀察實(shí)驗(yàn)二植物細(xì)胞臨時(shí)裝片的制作與觀察（以洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮為例）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)制作植物細(xì)胞臨時(shí)裝片的基本步驟（擦、滴、撕、展、蓋、染、吸）。2.觀察植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)（細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、液泡等）。3.理解臨時(shí)裝片制作對(duì)保持細(xì)胞活性、便于觀察的意義。二、實(shí)驗(yàn)原理洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞較薄、透明，易撕取且無(wú)葉綠體（便于觀察其他結(jié)構(gòu)）。清水可維持植物細(xì)胞的正常形態(tài)（細(xì)胞壁支持，避免吸水漲破），碘液染色可使細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)更清晰。三、實(shí)驗(yàn)材料洋蔥鱗片葉、清水、稀碘液、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、紗布、解剖針。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.擦片：用潔凈紗布將載玻片和蓋玻片擦拭干凈，避免污漬影響觀察。2.滴水：在載玻片中央滴一滴清水（量適中，過(guò)多易溢出，過(guò)少易使細(xì)胞干燥）。3.撕取材料：用鑷子撕取洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮（約0.5cm×0.5cm大小，盡量薄而完整）。4.展平材料：將撕下的內(nèi)表皮放入載玻片的清水中，用解剖針輕輕展平，避免細(xì)胞重疊。5.蓋蓋玻片：用鑷子夾起蓋玻片，使其一側(cè)先接觸載玻片上的水滴，然后緩緩放下（避免產(chǎn)生氣泡）。6.染色與吸水：在蓋玻片一側(cè)滴1-2滴稀碘液，另一側(cè)用吸水紙吸引，使染液浸潤(rùn)標(biāo)本全部。7.觀察：將臨時(shí)裝片放在顯微鏡載物臺(tái)上，先低倍鏡觀察，找到清晰的細(xì)胞后，可換高倍鏡進(jìn)一步觀察。五、注意事項(xiàng)1.撕取的內(nèi)表皮要薄且完整，否則細(xì)胞重疊或結(jié)構(gòu)損壞，影響觀察。2.蓋蓋玻片時(shí)動(dòng)作要緩，角度要小，防止產(chǎn)生氣泡。若有氣泡，可用鑷子輕壓蓋玻片，將氣泡趕出。3.染色時(shí)吸水紙要從對(duì)側(cè)吸引，確保染液均勻浸潤(rùn)標(biāo)本，避免局部染色過(guò)深。六、實(shí)驗(yàn)拓展與思考1.若觀察到的細(xì)胞有嚴(yán)重重疊，可能是哪些步驟操作不當(dāng)？（撕取的材料過(guò)厚、展平不充分）2.植物細(xì)胞的細(xì)胞壁有何作用？（支持和保護(hù)細(xì)胞，維持細(xì)胞形態(tài)）實(shí)驗(yàn)三動(dòng)物細(xì)胞臨時(shí)裝片的制作與觀察（以人口腔上皮細(xì)胞為例）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握動(dòng)物細(xì)胞臨時(shí)裝片的制作步驟（擦、滴、刮、涂、蓋、染、吸）。2.觀察動(dòng)物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)（細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核），對(duì)比植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的差異。3.理解生理鹽水在維持動(dòng)物細(xì)胞形態(tài)中的作用。二、實(shí)驗(yàn)原理人口腔上皮細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁，生理鹽水（0.9%氯化鈉溶液）的滲透壓與細(xì)胞內(nèi)液相近，可維持細(xì)胞正常形態(tài)（若用清水，細(xì)胞會(huì)因吸水漲破）。稀碘液染色使細(xì)胞核更清晰，便于觀察。三、實(shí)驗(yàn)材料消毒牙簽、生理鹽水、稀碘液、載玻片、蓋玻片、吸水紙、紗布、滴管。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.擦片：同實(shí)驗(yàn)二，用紗布擦拭載玻片和蓋玻片。2.滴水：在載玻片中央滴一滴生理鹽水（與植物細(xì)胞的清水區(qū)分，維持動(dòng)物細(xì)胞形態(tài)）。3.刮取材料：用消毒牙簽在自己漱凈的口腔內(nèi)側(cè)壁輕輕刮取幾下（漱口可清除食物殘?jiān)?.涂抹材料：將牙簽上的碎屑涂抹在載玻片的生理鹽水中，盡量涂開(kāi)，避免細(xì)胞重疊。5.蓋蓋玻片：同實(shí)驗(yàn)二，用鑷子夾起蓋玻片，一側(cè)先接觸液滴，緩緩放下，避免氣泡。6.染色與吸水：在蓋玻片一側(cè)滴稀碘液，另一側(cè)用吸水紙吸引，使染液浸潤(rùn)標(biāo)本。7.觀察：顯微鏡下先低倍鏡觀察，找到細(xì)胞后可換高倍鏡觀察細(xì)節(jié)。五、注意事項(xiàng)1.漱口要充分，避免食物殘?jiān)蓴_觀察；刮取細(xì)胞時(shí)力度適中，避免損傷口腔黏膜。2.生理鹽水的濃度要準(zhǔn)確（0.9%），若濃度過(guò)高，細(xì)胞會(huì)失水皺縮；過(guò)低則吸水漲破。六、實(shí)驗(yàn)拓展與思考1.動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是什么？（動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁、液泡、葉綠體，植物細(xì)胞有）2.若滴加的是清水，口腔上皮細(xì)胞會(huì)發(fā)生什么變化？（吸水漲破，因動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁限制）第三章光合作用的探究實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四探究光合作用的條件——光照對(duì)光合作用的影響（以天竺葵為例）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證光合作用需要光，且光合作用的產(chǎn)物之一是淀粉。2.掌握“暗處理”“部分遮光”“酒精脫色”等實(shí)驗(yàn)操作技巧。3.理解對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路（遮光與未遮光部分形成對(duì)照）。二、實(shí)驗(yàn)原理天竺葵在光下進(jìn)行光合作用制造淀粉，淀粉遇碘變藍(lán)。暗處理可將葉片內(nèi)原有淀粉運(yùn)走耗盡；部分遮光使葉片不同區(qū)域形成有光和無(wú)光的對(duì)照；酒精能溶解葉綠素，使葉片脫色后便于觀察淀粉遇碘的顏色變化。三、實(shí)驗(yàn)材料天竺葵、黑紙片、曲別針、酒精、碘液、小燒杯、大燒杯、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、鑷子、培養(yǎng)皿、清水。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.暗處理：將天竺葵放在黑暗處一晝夜（確保原有淀粉耗盡）。2.選葉遮光：選取一片葉片，用黑紙片從上下兩面遮蓋一部分（形成遮光區(qū)和未遮光區(qū)），用曲別針固定。3.光照處理：將天竺葵移至光下照射數(shù)小時(shí)（保證光合作用產(chǎn)生足夠淀粉）。4.摘下葉片：光照結(jié)束后，摘下遮光處理的葉片，去掉黑紙片。5.酒精脫色：大燒杯中加清水，小燒杯中加酒精，將葉片放入酒精中，水浴加熱（避免酒精燃燒），直至葉片變成黃白色。6.清水漂洗：取出脫色的葉片，用清水漂洗干凈。7.滴加碘液：將葉片放入培養(yǎng)皿中，滴加碘液，觀察顏色變化（未遮光部分變藍(lán)，遮光部分不變藍(lán)）。五、注意事項(xiàng)1.暗處理時(shí)間要足夠，確保葉片原有淀粉耗盡，否則遮光部分也會(huì)變藍(lán)。2.遮光時(shí)黑紙片要緊貼葉片，上下兩面都遮蓋，防止光線從邊緣透入。3.酒精脫色時(shí)必須水浴加熱（酒精易燃，不可直接加熱）。六、實(shí)驗(yàn)拓展與思考1.若暗處理時(shí)間不足，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)怎樣？（遮光部分可能因原有淀粉未耗盡而變藍(lán)，無(wú)法形成明顯對(duì)照）2.酒精脫色后葉片變黃白色的原因是什么？（葉綠素溶解在酒精中，葉片失去綠色）第四章呼吸作用的探究實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六探究種子的呼吸作用——產(chǎn)生二氧化碳（以萌發(fā)的種子為例）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證萌發(fā)的種子進(jìn)行呼吸作用會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。2.掌握利用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳的方法。3.理解對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)（萌發(fā)種子與煮熟種子對(duì)比）。二、實(shí)驗(yàn)原理萌發(fā)的種子（活細(xì)胞）進(jìn)行呼吸作用，分解有機(jī)物，釋放二氧化碳。二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁（CO?+Ca(OH)?=CaCO?↓+H?O）。煮熟的種子細(xì)胞死亡，不能進(jìn)行呼吸作用，作為對(duì)照。三、實(shí)驗(yàn)材料萌發(fā)的大豆種子、煮熟的大豆種子、澄清石灰水、兩個(gè)廣口瓶、帶孔橡膠塞、玻璃管、鑷子、燒杯。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.準(zhǔn)備材料：取等量的萌發(fā)種子和煮熟種子，分別裝入兩個(gè)廣口瓶中。2.連接裝置：向廣口瓶的橡膠塞打孔，插入玻璃管（一端伸入種子上方，另一端連接裝有澄清石灰水的燒杯）。3.觀察現(xiàn)象：放置一段時(shí)間后，觀察澄清石灰水的變化（萌發(fā)種子組變渾濁，煮熟種子組無(wú)明顯變化）。五、注意事項(xiàng)1.種子要提前浸泡萌發(fā)，煮熟種子要徹底（保證細(xì)胞死亡）。2.裝置要密封良好，避免外界空氣進(jìn)入干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。六、實(shí)驗(yàn)拓展與思考1.若裝置密封不嚴(yán)，會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？（外界空氣進(jìn)入，澄清石灰水可能變渾濁，無(wú)法區(qū)分是種子呼吸還是空氣的影響）2.除了澄清石灰水，還可以用什么試劑檢驗(yàn)二氧化碳？（溴麝香草酚藍(lán)溶液，遇二氧化碳會(huì)由藍(lán)變綠再變黃）第五章酶的催化作用及影響因素實(shí)驗(yàn)八探究溫度對(duì)淀粉酶活性的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證酶的催化作用具有專一性（淀粉酶催化淀粉水解，對(duì)蔗糖無(wú)催化作用）。2.探究溫度對(duì)酶活性的影響，理解酶活性受溫度影響的規(guī)律（低溫抑制、高溫破壞酶結(jié)構(gòu)）。3.掌握斐林試劑檢驗(yàn)還原糖的方法，學(xué)會(huì)控制實(shí)驗(yàn)變量。二、實(shí)驗(yàn)原理淀粉酶能催化淀粉水解為還原糖，還原糖與斐林試劑在水浴加熱（50-65℃）條件下生成磚紅色沉淀。蔗糖不是還原糖，且淀粉酶不能催化蔗糖水解。溫度影響酶的活性：低溫抑制酶活性，高溫破壞酶結(jié)構(gòu)，適宜溫度下酶活性最高。三、實(shí)驗(yàn)材料淀粉酶溶液、淀粉溶液、蔗糖溶液、斐林試劑、熱水、溫水、冰水、試管、滴管、酒精燈、溫度計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.驗(yàn)證酶的專一性取兩支試管，A管加2mL淀粉溶液和1mL淀粉酶溶液；B管加2mL蔗糖溶液和1mL淀粉酶溶液。37℃溫水保溫10分鐘后，各加2mL斐林試劑，水浴加熱2分鐘（A管出現(xiàn)磚紅色沉淀，B管無(wú)明顯變化）。2.探究溫度對(duì)酶活性的影響取三支試管（1、2、3）加2mL淀粉溶液，另取三支試管（4、5、6）加1mL淀粉酶溶液。試管1、4放冰水（0℃），2、5放溫水（37℃），3、6放熱水（60℃或100℃），保溫5分鐘后混合，繼續(xù)保溫10分鐘。各加2mL斐林試劑，水浴加熱2分鐘（2號(hào)試管磚紅色沉淀最深，1號(hào)較淺，3號(hào)無(wú)沉淀）。五、注意事項(xiàng)1.唾液淀粉酶收集前要充分漱口，淀粉酶溶液和淀粉溶液的濃度要適宜。2.斐林試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用，水浴加熱溫度控制在50-65℃。六、實(shí)驗(yàn)拓展與思考1.若探究溫度影響時(shí)，未將底物和酶分別保溫，直接混合后再保溫，會(huì)有什么影響？（混合時(shí)溫度不均，酶活性受影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確）2.酶的專一性是指什么？（一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)）實(shí)驗(yàn)九探究pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響（以肝臟研磨液為例）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證酶的催化作用具有高效性（與無(wú)機(jī)催化劑對(duì)比）。2.探究pH對(duì)酶活性的影響，理解酶活性受pH影響的規(guī)律（過(guò)酸、過(guò)堿破壞酶結(jié)構(gòu)）。3.掌握控制變量法，學(xué)會(huì)觀察氣泡產(chǎn)生速率判斷酶活性。二、實(shí)驗(yàn)原理過(guò)氧化氫酶能催化過(guò)氧化氫分解為水和氧氣，二氧化錳也能催化該反應(yīng)，但酶的催化效率更高。pH影響酶的活性：過(guò)酸、過(guò)堿會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，適宜pH下酶活性最高。通過(guò)觀察不同pH條件下氣泡產(chǎn)生的速率，判斷酶活性的變化。三、實(shí)驗(yàn)材料新鮮豬肝、過(guò)氧化氫溶液、二氧化錳粉末、鹽酸、氫氧化鈉溶液、蒸餾水、pH試紙、試管、研缽、紗布。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.驗(yàn)證