高倍鏡觀察線粒體的實驗設計

牛元林

【內容摘要】線粒體是為生命活動提供能量的細胞器，普遍存在于動植物細胞中，在顯微鏡下能否觀察到線粒體，是我們認識和研究這一細胞器的基礎，也是激發學生學習興趣的重要手段。然而高中生物課本對口腔上皮細胞線粒體觀察實驗設計過于簡單，實驗現象不夠明顯，最大的問題是染液濃度過高，使染色后的口腔細胞所有結構均染成藍紫色，根本看不到線粒體的結構，導致實驗以失敗告終，大大挫傷學生學習的積極性，為此對這一實驗的改進是十分必要的。

【關鍵詞】亮綠色 桔黃色 淺綠色淺紅色

目的

1.學習并掌握不同染液對線粒體染色和觀察的基本方法。

2.了解口腔上皮細胞中線粒體的形態，分布，數量。

3.培養學生運用發散性思維方式解決問題的能力。

用品

1.器材：顯微鏡，蓋玻片，載玻片，滴管，鑷子，牙簽。

2.試劑：質量分數0.05%的健那綠水溶液稱A液（可用1滴英雄牌藍墨水+2ml水的藍墨水染液代替）。1滴英雄牌紅墨水+10ml水混合均勻稱B液，蘇丹3（0.1克）+100ml95%酒精混合均勻稱C液。

原理

口腔上皮細胞中的線粒體數量幾百到上千個，形態多數呈圓球狀，少數為短棒狀，其中線粒體內膜上分布有細胞色素氧化酶，該酶能使健那綠，藍墨水，紅墨水，蘇丹3染液保持氧化狀態，分別使線粒體呈現亮綠色，淺綠色，淺紅色，桔黃色。而細胞質中的染料被還原成無色。

方法

1.A液染色時裝片的制作與觀察

滴一滴清水于載玻片上，用牙簽在漱凈的口腔內側輕輕刮幾下，將附有口腔細胞的牙簽在載玻片的一滴清水中擺動幾下，再滴一滴A液，染色2～3分鐘，蓋上蓋玻片，置于16×10倍鏡下觀察，找到細胞質無色透明，其中散落著亮綠色小顆粒（線粒體）的細胞，或細胞質呈淺藍色，其中線粒體呈藍綠色的細胞，然后，換用16×40倍顯微鏡觀察。

注意事項：觀察到清晰的線粒體后，要輕微調節微調，邊調節邊觀察。注意觀察不同焦距下細胞中不同部位的線粒體。

2.動態和靜態口腔上皮細胞的觀察

用牙簽輕輕觸壓一下步驟1的細胞裝片的蓋玻片，同時在16×10倍鏡下觀察染液中運動和靜止狀態下的口腔細胞，尤其注意觀察翻轉運動的細胞和線粒體清晰可見的細胞。觀察運動的細胞可以看到口腔上皮細胞的全方位構造，更要注意觀察細胞前后徑即薄厚程度不同的細胞，觀察發現，少數細胞前后徑較大，細胞比較飽滿，多數細胞前后徑中等，部分細胞前后徑較小，同一細胞不同部位的薄厚也是不同的，有的細胞不同部位還折疊在一起等形態特點。觀察線粒體清晰可見的運動著的細胞時，注意觀察分布在細胞不同部位的線粒體。靜態細胞的觀察，注意觀察不同姿態的細胞，重點仔細觀察直立的，傾斜的，平鋪的，重疊的，折疊的細胞特點。所有這些觀察能更好幫助我們認識線粒體在細胞中的分布和形態特點。

3.不同染液染色時臨時裝片的制作與觀察

分別用B液、C液、藍墨水對口腔上皮細胞染色，其中染色，觀察的方法與步驟1相同，只是蘇丹3染液將線粒體染成桔黃色，紅墨水染液將線粒體染成淺紅色，藍墨水與健那綠使線粒體呈現相似的顏色。觀察過程中要重點尋找如下圖片，并仔細觀察細胞中線粒體的存在狀態。

說明：上述圖片中的線粒體在16×40倍鏡下比16×10倍的鏡下更清晰，能更清楚看到蘇丹3，健那綠，藍墨水，紅墨水染色后線粒體分別呈桔黃色，亮綠色，淺紅色，淺綠色。

質疑

1、這一實驗能得出怎樣的實驗結論？

2、為什么同一細胞不同部位的線粒體只有在不同焦距下才能看得到？

3、為什么絕大多數細胞中的線粒體呈大小不一，分布不均勻的點狀結構，只有少數細胞中線粒體是清晰可見的圓球狀或短棒狀？

拓展

實驗研究發現，生物細胞中的線粒體主要集中在生命力旺盛，分泌能力強大的動植物器官，組織細胞里，只是不同生物細胞中線粒體數量不同，形態各異。如：洋蔥，大蒜，百合，馬鈴薯等，它們的根尖部位的分生組織細胞中，洋蔥，百合的鱗片表皮細胞中，瓜類植物如黃瓜，西瓜，南瓜，西葫蘆等植物的幼嫩瓜藤的纖毛細胞中，絲瓜，冬瓜等的果實表面纖毛細胞中，都含有線粒體。

經過對校園植物館的太陽花，萬壽菊，孔雀草，黃花菜，油菜花，沙漠地帶的馬蘭花等植物的新鮮花瓣表皮纖毛的鏡下觀察，動物中魚類的新鮮魚子，鴿子，牛羊的肝臟，腎臟，心肌組織細胞經過嚴格線粒體篩選，分離，提純觀察，結果發現均廣泛存在線粒體。對單細胞微生物酵母菌特殊染色后觀察，也存在線粒體，但數量極少。因此觀察亞顯微結構線粒體的材料來源豐富。

那么通過什么方法，采取怎樣的措施完成細胞中線粒體分離提取，是認識、觀察、研究線粒體的基礎。為此我們選擇了幾種比較理想的材料開展如下活動。

活動一：1、材料用品：剪刀，鑷子，培養皿，載玻片蓋玻片，紗布，濾紙條，顯微鏡，洋蔥鱗片，洋蔥根尖，百合鱗片，百合根尖，20%鹽酸，0.005%健那綠染液。2、實驗方法：用剪刀剪去約1厘米的洋蔥和百合根尖，分別放在兩個培養皿中，加入約1毫升20%鹽酸溶液浸泡5分鐘，然后用鑷子取出根尖放入蒸餾水浸泡2分鐘左右，將處理好的洋蔥和百合根尖分別放置在擦拭干凈的載玻片中央，分別滴一滴健那綠染液染色2分鐘，放上蓋玻片，用濾紙條吸取多余染液，再用橡皮擦輕輕敲打蓋玻片盡量使根尖組織細胞分散開來，放在低倍顯微鏡觀察伸長區細胞，之后換用高倍鏡觀察，結果發現細胞質分散著藍綠色的小顆粒-線粒體，仔細對比洋蔥和百合根尖伸長區細胞中線粒體的分布，形態，數量。3、實驗結論：洋蔥百合根尖線粒體主要分布在細胞質中靠近細胞膜的區域，細胞核周圍線粒體稀少，大多呈藍綠色顆粒狀。4、注意事項：根尖要選擇生長最快的；染液濃度不能過高；染色時間不宜過長或過短；制片中的敲擊力量要適中，避免細胞過分分散或多層重疊，影響觀察效果。

活動二：選取盛開的太陽花，孔雀草，菊花花瓣，幼嫩瓜藤為實驗材料按活動一設計實驗，開展活動，活動中要選擇淺色花瓣，用鑷子取下植物表面纖毛，再置與載波片中央的水滴中無需染色，蓋上蓋玻片在高倍鏡下即能看到細胞中線粒體。

活動三：動物肝臟的一個細胞中大約有1000～2000個線粒體，因此實驗室常用新鮮動物肝臟為材料分離，提純線粒體，也是觀察研究線粒體的首選素材。但實驗過程更為復雜，要求更為嚴格，動員學生上網查詢，學習動物肝臟中提取線粒體的實驗原理，方法步驟，操作要領，注意事項，掌握差速分離線粒體的技術，學會勻漿介質的配制方法。為更深層次探究微觀領域打下堅實基礎。

（作者單位：甘肅省玉門市第一中學）