细胞生物学课后练习题及答案.pdf
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1、实 验 一 细胞膜的渗透性一、实验目的了解细胞膜的渗透性及各类物质进入细胞的速度。二、实验原理将红细胞放入数种等渗溶液中,由于红细胞对各种溶质的透性不同,有的溶质可以渗入,有的溶质不能渗入,渗入的溶质能够提高红细胞的渗透压,所以促使水分进入细胞,引起溶血。由于溶质透入速度互不相同,因此溶血时间也不相同。三、实验用品一、器材50m l小烧杯,10ml移液管,试 管(110cm),试管架。二、试剂0.17mol/L 氯化钠、0.17mol/L 氯化镀、0.17mol/L 醋酸胺、0.17mol/L 硝酸钠、0.12mol/L 草酸铉、0.12mol/L 硫酸钠、0.32mol/L 葡萄糖、0.32
2、mol/L 甘油、0.32mol/L 乙醇、0.32mol/L 丙酮。三、材料鸡血四、实验方法一、鸡血细胞悬液取50m l小烧杯一只,加1份鸡血和10份0.17mol/L氯化钠溶液,形成一种不透明的红色液体,此即稀释的鸡血。二、低渗溶液取试管一支,加 入10ml蒸储水,再加 入1ml稀释的鸡血,注意观察溶液颜色的变化,由不透明的红色逐渐澄清,说明红细胞发生破裂造成100%红细胞溶血,使光线比较容易透过溶液。三、羊红细胞的渗透性1 取试管一支,加入0.17mol/L氯化钠溶液10m l,再 加 入1m l稀释的鸡血,轻轻摇动,注意颜色有无变化?有无溶血现象?为什么?2、取试管一支,加入0.17m
3、ol/L氯化钠溶液10m l,再 加 入1m l稀释的鸡血,轻轻摇动,注意颜色有无变化?有无溶血现象?若发生溶血,记下时间(自加入稀释鸡血到溶液变成红色透明澄清所需时间)。3、分别在另外8种等渗溶液中进行同样实验。步骤同2。五、实验结果将观察到现象列入下表,对实验结构进行比较和分析。不同低渗溶液下的溶血现象试管编号是否溶血溶血时间结 果 分 析1、10mL氯化钠+1mL稀释的鸡血2、10mL氯化钠+lmL稀释的鸡血3、10mL醋酸镂+ImL稀释的鸡血4、10mL硝酸钠+lmL稀释的鸡血5、10mL草酸铉+lmL稀释的鸡血6、10mL硫酸钠+lmL稀释的鸡血7、10mL葡萄糖+lmL稀释的鸡血8
4、、10mL甘油+lmL稀释的鸡血9、10mL乙 醇+lmL稀释的鸡血10、10mL丙酮+1mL稀释的鸡血六、思考题:1.在进行本实验时,你观察到的是一些细胞的碎片,而不是完整的细胞,请问是什么原因导致的?2.都是等渗溶液,为什么不同溶液的摩尔浓度不一样?实验二烟草愈伤组织的诱导与增殖(培养基配制、外植体的处理与愈伤组织的诱导)(设计、开放性实验)一、实验目的与意义掌握利用叶片作为外植体进行无性繁殖的方法。烟草是重要的经济作物和工业原料作物,其体内所含的烟碱等生物碱是非常宝贵的医药及化工原料,最近证实可利用烟草细胞悬浮培养物获得细胞分裂素类物质。有关烟草的组织培养体系的建立报道很多,利用本试验建
5、立的烟草组培快繁体系,可以为利用农杆菌的遗传转化来改良烟草品种和利用烟草细胞培养物进行烟碱等次生物质的生产奠定基础。二、实验器材超净工作台、镶子、解剖刀、酒精灯、棉球、烧杯、广口瓶、培养皿三、实验药品及材料0.1%升汞、酒精、次氯酸钠、无菌水、培养基母液、2,4-D、N A A、KTo四、实验步骤1、培养基配置诱导烟草愈伤组织的培养基为:MS+2,4-Dl.O mg/L(单位F同)+NAA2.0+KT0.5,pH 5.8。2 .接种室的清洁和消毒:接种前半小时.,可用7 5%酒精或新洁尔灭喷洒或开电子灭菌器半小时;地板用湿拖把拖刷。超净工作台在接种前用7 5 对酉精揩抹工作台面和有关用具,并先
6、开机鼓风1 5 分钟后才能使用。3 .外植体的选择、分离:选择无病害的健壮叶片或茎段若干(平均每人3-5 段)。先用漂白粉清洗,置流水下冲洗上1.5 小时。4 .外植体的灭菌在超净工作台上用7 5%的酒精溶液浸泡1 5 秒一用1 0%次氯酸钠溶液浸泡1 5 分钟+吐温3-4 滴 无 菌 水 冲 洗 4-5 次f置滤纸匕吸水5 .外植体的接种与培养在无菌条件下,用经过灭菌的解剖刀将茎段切割成若干小段,或将叶片切成1 c m,大小,打开培养瓶盖子(或试管塞子)用经过灭菌的镀子将外植体种植于培养容器内,然后盖上盖子并拧紧(或塞上塞子),每班统一写上接种日期和外植体名称即转入培养室内培养,室内温度2
7、3 2 5 ,光强为1 0 0 0 2 0 0 0 L ux,每天光照约1 4 小时。注意:植物生长调节剂是诱导愈伤组织形成的极为重要的因素,研究具体问题要设置一定的浓度梯度,以寻找最佳浓度。约 2-3 d 后,叶片外植体卷曲、增厚、膨胀,1 5d 后外植体脱分化形成疏松絮状浅黄绿色的愈伤组织。五.思考题1、观察接种的外植体在接种1周后产生愈伤组织的颜色和质地,计算愈伤组织诱导率。愈伤组织诱导率()=(形成愈伤组织的材料数/总接种材料数)X100%2、分析影响愈伤组织诱导和分化的主要原因。附(一)培养基配制(以IL MS培养基为例)1、计量根据配制培养基的量和母液的浓度计算需要吸取母液的量,计
8、算公式:吸 取 量 ml=培养基中物质的含量(mg/L)X 1000ml/母液浓度(mg/L)2、移液取医用瓷缸一只,按照计算吸取母液的量依次吸取各母液置于医用瓷量杯中备用。注意:在使用提前配制的母液时,应在量取各种母液之前,轻轻摇动盛放母液的瓶子,如果发现瓶中有沉淀、悬浮物或被微生物污染,应立即淘汰这种母液,重新进行配制。用量筒或移液管量取培养基母液之前,必须用所量取的母液将量筒或移液管润洗2 次。量取母液时,最好将各种母液按将要量取的顺序写在纸上,量 取 1种,划 掉 1种,以免出错;移液管不能混用。3、称取称取8g琼脂,30g蔗糖备用4、融化用搪瓷量杯量取600 700ml的蒸僧水放在电
9、炉上,加入琼脂,边加热边用玻璃棒搅拌,直到液体呈半透明状将其取下,加入蔗糖。注意:在加热琼脂、制备培养基的过程中,操作者千万不能离开,否则沸腾的琼脂外溢,就需要重新称量、制备。此外,如果没有搪瓷量杯,可用大烧杯代替。但要注意大烧杯底的外表面不能沾水,否则加热时烧杯容易炸裂,使溶液外溢,造成烫伤。5 混合将融化的琼脂和母液充分混合,用蒸储水定容到1000ml,来回混合几次。6、调 pH用滴管吸取物质的量浓度为1 mol/L的 NaOH或 HC1溶液,逐滴滴入溶化的培养基中,边滴边搅拌,并随时用精密的pH试纸(5.4-7.0)测培养基的pH,直到培养基的pH达到要求为止(在调制时要比目标pH值偏高
10、 0.20.5 个单位,因为培养基在灭菌过程中由于糖等物质的降解,pH值会下降0.20.5 个单位左右)。注意:调至时要用玻璃棒不停的搅拌,使其充分混合。7、分装溶化的培养基应该趁热分装。分装时,先将培养基倒入烧杯中,然后将烧杯中的培养基倒入锥形瓶(50 ml或 100 ml)中。注意不要让培养基沾到瓶口和瓶壁上。锥形瓶中培养基的量约为锥形瓶容量的1/5 1/4。每1L培养基,可分装25 30瓶。8、包扎用封口膜封口,外边可加一层牛皮纸,扎好绳子,用铅笔或碳素墨水笔在牛皮纸上写上培养基的代号。注意:培养基中的部分成分在高温灭菌时易发生化学变化,致使培养基p H 值降低,从而使琼脂凝固力下降,发
11、生培养基灭菌前凝固,灭菌后不凝固现象。避免此现象发生的方法是:调整培养基p H 值,一般不低于5.6,若需酸性较强培养基,可适当增加琼脂用量。附(二)培养基的灭菌培养基中含有大量的有机物质,特别含糖量较高,是各种微生物滋生、繁殖的好场所。而接种材料需要在无菌条件下培养很长时间,如果培养基被污染,则达不到培养的预期结果。因此,培养基的灭菌,是植物组织培养中十分重要的环节 常用的灭菌方法是高压灭菌和过滤除菌。1、高压蒸汽灭菌法把分装好的培养基及所需灭菌的各种器具、蒸储水等,放入高压蒸汽灭菌锅的消毒桶中,外层锅内加水,水位高度不超过支架高度。盖好锅盖,上好螺丝,注意上螺丝要对角线上。加热后,锅上压力
12、表指针开始移动,当指针移至O.S k g/c n?时,扭开放气阀排除冷空气,使压力表指针回复零位。当指针移至1 1.2k g/c m 2时,即 121时,维持一定的时间。由于容器的体积不同,瓶壁的厚度不同,所以灭菌的时间也要适当考虑,具体可以参考表1。灭菌后要趁热取出三角瓶,不可久不放汽,让压力锅自行冷却,这样易将棉塞等闷得太湿,引起后来长霉污染。培养基自然冷却凝固。放 置 1 d 后再使用。表 1 培养基高压蒸汽灭菌所必须的最少时间注意:容器的体积(ml)在 12 C 卜.最少灭菌时间(min)20-50157515020250 50025100030150035200040(1)锅内冷空气
13、必须排尽,否则压力表指针虽达到一定压力,但由于锅内冷空气的存在事实上达不到应有的温度,因而影响灭菌效果。当达到一定压力后,注意在保持压力过程中,严格遵守灭菌时间,时间过长会使一些化学物质遭到破坏,影响培养基成分,时间短则达不到灭菌效果。对蒸储水,各种器具灭菌时,灭菌时间要适当延长,压力也要提高,一般在126 维持一个小时。另外三角瓶中的液体不超过总体积的7 0他 否 则当温度超过100时,培养基会喷溢,造成培养瓶壁和封口膜的污染。(2)消毒后的培养基不能立即用于接种,而应放置24-7 2h。放置后如果培养基中没有出现菌落,则说明培养基是无菌的,才可以用于接种。另外做好的培养基一般应在1-2周内
14、用完,短时间可存放于室温条件,如不能尽快用完,应放在4 0c 条件下。附(三)MS培养基配方MS培养基含有近3 0 种营养成分,为了避免每次配制培养基都要对这儿十种成分进行称量,可将培养基中的各种成分,按原量的20倍或2 0 0 倍分别称量,配成浓缩液,这种浓缩液叫做培养基母液。这样每次使用时,取其总量的1/2 0(5 0 m L)或 1/2 0 0(5 m L),加水稀释,制成培养液。现将制备培养基母液所需的各类物质的量列出,供配制时使用。大量元素(母液I)mg/L(20X)N H 4 N Q 3 3 3 0 0 0 K N 0 3 3 8 0 0 0 Ca C1 2-2 H2 O 8 8
15、0 0 Mg S O4-7 H2 O 7 4 0 0 KH2 PO4 3 4 0 0微量元素(母液II)(1 0 0 X)KI 166 H3BO3 1 240 MnSO4-4H2O 4 460 ZnSO4-7H2O 1 720 Na2MoO4-2H2O 50 CuSO4-5H2O 5CoC12-6H2O 5铁盐(母液W)(100X)FeSO4-7H2O 5 560 Na2-EDTA-2H2O 7 460有机成分(母液IV)WA(100X)M M 20 000 IVBfflM 100 盐酸毗哆醇(维生素B6)100 盐酸硫胺素(维生素BI)100 甘 氨 酸 400以上各种营养成分的用量,除 了
16、 母 液I为20倍浓缩液外,其 余 的 均 为100倍浓缩液。实验三 叶绿体的分离与荧光观察叶绿体是植物细胞所特有的能量转换细胞器,光合作用就是在叶绿体中进行的。由于具有这一重要功能,所以它一直是细胞生物学、遗传学和分子生物学的重要研究对象。叶绿体是植物细胞中较大的一种细胞器,利用低速离心即可分离集中进行各种研究。一、实验目的一、通过植物细胞叶绿体的分离。了解细胞器分离的一般原理和方法。二.观察叶绿体的自发荧光和次生荧光.并熟悉荧光显微镜的使用方法。二、实验原理将组织匀浆后悬浮在等渗介质中进行差速离心,是分离细胞器的常用方法,一个颗粒在离心场中的沉降速率取决于颗粒的大小、形状和密度,也同离心力
17、以及悬浮介质的粘度有关。在一给定的离心场中,同一时间内,密度和大小不同的颗粒其沉降速度不同。依次增加离心力和离心时间,就能够使非均-悬浮中的颗粒按其大小、密度先后分批沉降在离心管底部.分批收集即可获得各种亚细胞组分。叶绿体的分离应在等渗溶液(0.35mol/L氯化钠或0.4moJ/L蔗糖溶液)中进行,以免渗透压的改变使叶绿体受到损伤。将 匀 浆 液 在l000r/min的条件下离心2m in,以去除其中的组织残渣和一些未被破碎的完整细胞。然后,在3000r/min的条件下离心5m ia,即可获得沉淀的叶绿体(混有部分细胞核)。分离过程最好在05的条件下进行:如果在室温下,要迅速分离和观察。荧光
18、显微术是利用荧光显微镜对可发荧光的物质进行观察的一种技术。某些物质在一定短波长的光(如紫外光)的照射下吸收光能进入激发态,从激发态回到基态时,就能在极短的时间内放射出比照射光波长更长的光(如可见光),这种光就称为荣光.若停止供能荧光现象立即停止。有些生物体内的物质受激发光照射后直接发出荧光,称为自发荧光(或直接荧光),如叶绿索的火红色荧光和水质素的黄色荧光等。有的生物材料本身不发荧光,但它吸收荧光染料后同样也能发出荧光,这种荧光称为次生荧光(或间接荧光),如叶绿体吸附口丫咤橙后可发桔红色荧光。利用荧光显微镜对可发荧光物质进行检测时,将受到许多因素的影响,如温度、光、淬灭剂等。因此在荧光观察时应
19、抓紧时间,有必要时立即拍照。另外,在制作荧光显微标本时最好使用无荧光载玻片一,盖玻片和无荧光油。三、实验用品一、器材1、主要设备:普通离心机、组织捣碎机,粗天平、荧光显微镜。2、小型器材,500ml烧 杯2个,250ml量 筒1个,滴 管1 0支,10ml刻度离心管2 0支,纱布若干,无荧光载片和盖片各4片。二、材料新鲜菠菜。三、试剂O.35mol/L 氯化钠溶 0.01%口丫咤橙(acridine orange)0四、实验方法1、选取新鲜的嫩菠菜叶,洗净擦干后去除叶梗及粗脉,称30g于150ml 0.35mol/LNaCI溶液中,装入组织捣碎机。2、利用组织捣碎机低速(5000r/min)匀
20、 浆35min。3、将匀浆用6层纱布过滤于500ml烧杯中。4、取滤液4m l在1000r/min下离心2min。弃去沉淀。5、将上沾液在3000r/min下离心5rm in.弃去上清液,沉淀即为叶绿体(混有部分细胞陵)。6、将沉淀用0.35mol/LNaCI溶液悬浮。7、取叶绿体悬液一滴,滴于载片上,加盖片后即可在普通光镜和荧光显微镜下观察。在普通光镜下观察。在荧光显微镜下观察。取口卜绿体悬液一滴滴在无荧光载片上,再漓加一滴0.01%口丫咤橙荧光染料加无荧光盖片后即可以荧光显微镜下观察。二、菠菜口I手切片观察用剖须刀将新鲜的嫩菠菜切削一斜面置于载片上,滴 加1-2滴0.35mol/LNaCI
21、溶液,加盖片后轻压,置显微镜下观察。在普通光镜下观察。在荧光显微镜下观察。用同样方法制片,但 滴 加1-2滴0.01%口丫喘橙染液染色Im in,洗去余液,加盖玻后即可以在荧光显微镜下观察。五、实验结果一、口卜绿体的分离和观察1、普通光镜下,可看到叶绿体为绿色橄榄形,在高倍镜下可看到叶绿体内部含有较深的绿色小颗粒,即基粒。2、以Olympus荧光显微镜为例,在选用B(blue)激发滤片,B双色镜和O530(orange)阻断滤片的条件下,口卜绿体发出火红色荧光。3、加入口 丫 咤橙染色后,叶绿体可发出桔红色荧光,而其中混有的细胞核则发绿色荧色。二、菠菜口卜手切片观察1、在普通光镜下可以看到三种
22、细胞(1)表面细胞:为边缘呈锯齿形的鳞片状细胞。(2)保卫细胞:为构成气孔的成对存在的肾形细胞。(3)叶肉细胞:为排成栅状的长方形和椭圆形细胞。叶绿体呈绿色橄榄形,在高倍镜下还可以看到绿色的基粒。2、在荧光显微镜下,叶绿体发出火红色荧光,但其荧光强度要比游离叶绿体弱。气孔发绿色荧光,两保卫细胞内的火红色叶绿体则环绕气孔排列成一-圈。表皮细胞内叶绿体数量要比叶肉细胞少。3、用口丫咤橙染色后,叶绿体则发出枯红色荧光,细胞核町发出绿色荧光,气孔仍为绿色。六、作业1、在普通光镜下,用目镜测微尺和台镜测微尺测量一下叶绿体的长轴和短轴,分 别 测 重510个叶绿体,求其平均值。2、在荧光显微镜下观察叶绿体
23、的自发荧光时,更换滤片系统,叶绿体的颜色是否有变化?3、游离叶绿体和整体细胞内的叶绿体,在荧光显微镜下,具颜色和强度合无差异?七、思考题1、口卜绿体分离的实验原理是什么?在分离叶绿体时应注意些什么问题?2、普通光镜与荧光显微镜有何异同点?实验四液泡系 的 超 活 染 色 与 观 察一、实验目的1.观察动植物活细胞内线粒体、液泡系的形态、发育和分布;2.了解细胞和细胞器的超活染色技术二、实验原理线粒体是细胞进行呼吸作用的场所,具形态和数量随不同物种、不同组织器官和不同的生理状态面发生变化。詹纳斯绿B是毒性较小的碱性染性,可专一性地对线粒体进行超活染色,这是由于线粒体内的细胞色素氧化酶系的作用,使
24、染料始终保持氧化状态(即有色状态),呈蓝绿色:而线粒体周围的细胞质中,这些染料被还原为无色的色基(即无色状态)。中性红为弱碱性染料,对液泡系(即高尔基体)的染色有专一性,只将活细胞中的液泡系染红色,细胞核与细胞质完全不着色,这可能是与液泡中某些蛋白质有关。三、实验用品1.器材:显微镜、恒温水浴锅、剪刀、镜子、解剖刀、载玻片、盖玻片、吸管、牙签、吸水纸2.试齐(J:Ringer液、1/5000詹纳斯绿B、1/3000中性红3.材料:人口腔上皮细胞、蚕豆幼根根尖四、实验步骤(一)线粒体的超活染色与观察1 .口腔上皮细胞线粒体的超活染色(1)取清洁载玻片放在37恒温水溶锅的金属板上,滴2滴1/500
25、0詹纳斯绿B染液。(2)实验者用牙签宽头在自己口腔颊粘膜处梢用力刮取上皮细胞,将刮下的粘液状物放入载玻片的染液滴中,染 色10-15min(注意染液不可干燥,必要时可再加滴染液),盖上盖玻片,用吸水纸吸去四周溢出的染液,置显微镜下观察。(3)在低倍镜下,选择平展的口腔上皮细胞,换高倍镜进行观察。可见扁平状上皮细胞的核周围胞质中,分布着一些被染成蓝绿色的颗粒状或短棒状的结构,即是线粒体。(二)蚕豆幼根根尖液泡系的中性红染色观察(1)实验前,把蚕豆培养在培养皿内潮湿的滤纸上,使具发芽,胚根伸长到1cm以上.(2)用双面刀得把初生的蚕豆幼苗根尖(l-2cm)小心切一纵切面,放入载玻片上的1/3000
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