科学实验:显微镜下的「小砖块」——洋葱表皮细胞观察与临时装片制作

一、为什么要做「临时装片」

显微镜能看清细胞,但前提是光线要能穿过被观察的材料。一整块洋葱丢到载物台上,光线穿不过去,视野里只会是黑乎乎一片。所以观察细胞的第一步不是拧显微镜,而是把材料做得「薄而透明」——这就是装片。

装片分永久装片和临时装片。永久装片是实验室做好的、可以长期保存的标本;临时装片是我们在课堂上动手做的,用完就丢,但它能让我们亲眼看到「细胞是怎么被做出来的」,这一步比结果更重要。

二、制作洋葱表皮临时装片:六步口诀「擦、滴、撕、展、盖、染」

  1. 擦:用洁净的纱布把载玻片和盖玻片轻轻擦拭干净。手上不能有油污,否则水滴会「摊不开」,标本也不好看。

  2. 滴:在载玻片的中央滴一滴清水。清水的作用是让细胞泡在液体里保持正常的饱满形态,不至于很快干瘪变形。

  3. 撕:用镊子从洋葱鳞片叶的内侧撕取一小块薄而透明的内表皮。诀窍是先用刀片在洋葱内表皮上划一个「井」字,再用镊子夹住一角轻轻撕下,内表皮比外表皮薄得多,透光好。

  4. 展:把撕下的表皮放到水滴中,用镊子小心地把它展平,不要卷曲、不要重叠。标本一叠,显微镜下就是好几层细胞糊在一起,看不清结构。

  5. 盖:用镊子夹起盖玻片,让它的一边先接触水滴边缘,再缓慢地放下,让它像翻盖手机一样慢慢盖住。这一步是新手最容易翻车的地方——如果直接把盖玻片平放压下去,中间会夹进气泡。

  6. 染:在盖玻片的一侧滴一滴碘液,在另一侧用吸水纸轻轻吸引,让碘液从标本下面缓缓流过。碘液会把细胞核染成深色,细胞壁、细胞质的界限也随之变得清晰。染完擦净多余的液体,装片就做好了。

三、显微镜操作要点(低倍起手)

对光:让低倍物镜正对通光孔,把反光镜(或光源亮度)调到视野明亮均匀。 放片:把装片放在载物台上,用压片夹固定,让要观察的材料正对通光孔的中心。 调焦:先转动粗准焦螺旋让镜筒缓缓下降(眼睛从侧面看着物镜,防止压碎装片),再从目镜里观察,慢慢把镜筒上升,直到看到模糊的物像,最后用细准焦螺旋调清晰。 移动标本:显微镜里看到的像是倒立的,所以「物像偏哪边,就把玻片往哪边移」。视野里的细胞跑到右下方去了,就把玻片向右下方移动,细胞才会回到中央。 放大倍数:目镜倍数乘以物镜倍数。放大倍数越大,看到的细胞越大、数目越少、视野越暗。

四、我们看到了什么:洋葱表皮细胞的结构

在显微镜下,一层洋葱表皮像紧密排列的「小砖块」,每个「砖块」就是一个细胞,可以看到:

细胞壁:细胞最外层透明的、比较硬的一圈线条,起保护和支持作用; 细胞膜:紧贴在细胞壁内侧,非常薄,一般不容易看清; 细胞质:细胞内的黏稠物质,进行各种生命活动;其中常有一个被碘液染成深色的圆形结构; 细胞核:被碘液染深,里面含有遗传物质,是细胞的「指挥中心」; 液泡:细胞里较大的透亮区域,里面是细胞液,成熟植物细胞的液泡很明显。

把洋葱表皮细胞和人的口腔上皮细胞放在一起比较:两者都有细胞膜、细胞质、细胞核;洋葱表皮细胞还多出细胞壁和液泡,而口腔上皮细胞没有。至于叶绿体,洋葱表皮细胞里也看不到——因为它是埋在鳞片叶内侧、见不到光的细胞,叶绿体只在植物的绿色部分(叶、幼茎)里出现。这一点很关键:看到「没有叶绿体」,不能推断「所有植物细胞都没有叶绿体」。

五、常见问题案例:满视野的「黑圈圈」

小明第一次做装片,兴冲冲地调好显微镜,视野里却全是大小不一、边缘很黑很粗的圆圈,怎么调都看不清细胞。他怀疑是显微镜坏了。

老师看了一眼装片,告诉他:这是气泡。原因是他刚才把盖玻片直接平放压了下去,空气被夹在水里跑不出来,就成了一个个「凸透镜」,在视野里表现成黑边圆圈。

正确的做法是:用镊子夹住盖玻片,让一边先接触水滴,再慢慢斜着放下,让水和空气从另一侧被「赶」出去。如果已经出现了少量气泡,可以用镊子轻压盖玻片的一角把它挤出去,实在不行就重做一张——重做一张临时装片只要两三分钟。

六、动手练习

  1. 制作洋葱表皮临时装片时滴的是清水,而制作人的口腔上皮细胞装片时滴的是生理盐水,为什么不一样? 思路:洋葱表皮细胞有细胞壁,泡在清水里也不会吸水涨破,还能更好地展开;人的口腔上皮细胞没有细胞壁,放在清水里会因吸水而胀破,用与体内浓度相当的生理盐水才能保持原有形态。

  2. 为什么取材时要撕取洋葱鳞片叶的「内表皮」,而不是外表皮? 思路:内表皮更薄、更透明,光线容易穿过,而且细胞排列整齐、几乎不含叶绿体,染色后细胞核与细胞壁对比清楚,适合观察。

  3. 视野中的细胞位于右下方,要把它移到视野中央,应该往哪个方向移动装片? 思路:像的移动方向与装片的移动方向相反,所以往右下方移动装片,视野中的细胞就会向左上方(即中央)移动。

  4. 观察洋葱表皮细胞时看不到叶绿体,能否据此得出「植物细胞都没有叶绿体」的结论?为什么? 思路:不能。洋葱内表皮细胞长期不见光,本身就不含叶绿体,这只是这一类细胞的特点。植物的叶肉细胞、幼嫩的绿色茎里都有叶绿体,要证明「植物细胞都有/没有叶绿体」,需要观察多种植物、多种部位的细胞。

  5. 用同样的显微镜,先用 10×10 观察,再换成 10×40 观察,视野里的细胞数量、细胞大小和视野亮度分别会怎样变化? 思路:放大倍数由 100 倍变为 400 倍,细胞看起来变大,视野中能看到的细胞数目变少,进入镜筒的光线更少,视野变暗。