细胞生物学实验指导主编张秀军王明艳吴鹏副主编李明韩黎赵亚龙华北煤炭医学院生物科学系普通生物学科1
1 细胞生物学实验指导 主编 张秀军 王明艳 吴鹏 副主编 李明 韩黎 赵亚龙 华北煤炭医学院生物科学系 普通生物学科
目录前言3实验报告的书写第一部分基础性实验5实验1、细胞基本形态观察及临时装片制备15实验2、参观电镜与细胞超微结构观察实验3、细胞膜的渗透性2022第二部分综合性实验，实验4、核酸(DNA和RNA)的细胞核定位2226实验5、细胞骨架的光学显微镜观察29实验6、细胞凝集反应.30实验7、线粒体和液泡系的超活染色与观察34实验8、细胞计数及活力测定实验9、细胞化学成分的显示37.45实验10、细胞核和线粒体的分离。实验11、细胞有丝分裂标本制备及观察50实验12、减数分裂压片标本制备与观察5358实验13、动物染色体标本的制备与观察实验14、植物染色体标本的制备与观察.61实验15、动物细胞培养（录象）6373第三部分设计性、研究性实验741、PCR技术检测生物样品中的DNA742、植物组织培养.743、质粒DNA的提取4、切片技术755、MTT法检测化学药物对体外细胞的影响756、原生质体的分离和培养758、分组自己选题75"The key to every biological problem must finally be sought in the cell,for every living organismis, or at some time has been, a cell."(E.B.Wilson,1925, TheCell in Development and Heredity)2
2 目 录 前言. 3 实验报告的书写. 4 第一部分 基础性实验. 5 实验 1、细胞基本形态观察及临时装片制备. 5 实验 2、参观电镜与细胞超微结构观察. 15 实验 3、细胞膜的渗透性. 20 第二部分 综合性实验. 22 实验 4、核酸(DNA 和 RNA)的细胞核定位. 22 实验 5、细胞骨架的光学显微镜观察 . 26 实验 6、细胞凝集反应 . 29 实验 7、线粒体和液泡系的超活染色与观察. 30 实验 8、细胞计数及活力测定. 34 实验 9、细胞化学成分的显示. 37 实验 10、细胞核和线粒体的分离. 45 实验 11、细胞有丝分裂标本制备及观察 . 50 实验 12、减数分裂压片标本制备与观察. 53 实验 13、动物染色体标本的制备与观察. 58 实验 14、植物染色体标本的制备与观察. 61 实验 15、动物细胞培养（录象）. 63 第三部分 设计性、研究性实验. 73 1、PCR 技术检测生物样品中的 DNA . 74 2、植物组织培养 . 74 3、质粒 DNA 的提取. 74 4、切片技术 . 75 5、MTT 法检测化学药物对体外细胞的影响. 75 6、原生质体的分离和培养 . 75 8、分组自己选题 . 75 "The key to every biological problem must finally be sought in the cell, for every living organism is, or at some time has been, a cell." —— (E.B. Wilson, 1925, The Cell in Development and Heredity)
前言本实验指导为我院生物技术专业细胞生物学课程的配套实验教材。全书分为基础性实验、综合性实验和研究性实验三部分。基础性实验充分利用有限的实验课课时，印证课堂教学的内容，学习基本实验方法和技术，同时训练学生对所学知识和实验技术的综合分析与运用能力、独立思考与工作能力。综合性实验使学生将学过的零散细胞生物学知识串联起来，注重培养学生综合分析和解决问题的能力。研究性实验以细胞生物学的研究内容为主，结合其他学科的知识与技术，学生可自己或在教师的指导下选题、设计实验方案、开展科学研究、撰写研究论文，使学生得到科学研究的初步训练。一、细胞生物学实验课的目的和任务：通过实验验证一些课堂上讲授的基本理论，以加深理解，巩固和掌握细胞生1.物学的基本理论和基本方法。2.实验课是开发你智能的重要途径，通过实验培养你独立分析、解决问题的能力和科学的思维方法。实验中接受细胞生物学基本实验技能的训练，培养实事求是的科学态度和独3.立工作能力，巩固和加深对生物界发生、发展的普遍规律的理解。4.实验课是理论联系实际的重要环节，通过实验，你自已动手动脑、独立操作，可以培养你的创新能力。二、对你的一些要求：1.每次实验前应仔细阅读实验指导和相关理论知识，搞清楚当次实验的目的、内容和操作步骤。需用显微镜观察的实验，除带齐实验报告本及绘图的文具等用品外，必须填2.写显微镜使用卡，用后擦拭干净，低倍镜头或空镜头对准通光孔，升高聚光器，降下镜台，盖好防尘罩。严格按照实验指导进行操作，实验中既要注意培养自已的独立工作能力，又3.要注意培养协作精神。4.遵守实验室课堂纪律，不迟到，不早退，有事请假。保持课堂肃静，不得彼此高声谈笑、喧哗、随意走动及进行其他活动。5.要具备社会公德，爱护器材、设备及标本，注意节约实验材料和水电。损坏实验用品、标本立即报告，主动登记，根据情况酌情处理或照价赔偿。每次实验完毕，应将用过的药品、器材、标本放回原处，将器具洗净拭干。6.每次轮流值日，负责做清洁工作，处理垃圾废物。离开教室前注意检查并关好门窗水电。实验过程中要随时如实记录所观察的内容、实验的现像，每次实验的最后7.20分钟应留作写结果与讨论。3
3 前言 本实验指导为我院生物技术专业细胞生物学课程的配套实验教材。 全书分为基础性实验、综合性实验和研究性实验三部分。基础性实验充分利 用有限的实验课课时，印证课堂教学的内容，学习基本实验方法和技术，同时训 练学生对所学知识和实验技术的综合分析与运用能力、独立思考与工作能力。综 合性实验使学生将学过的零散细胞生物学知识串联起来，注重培养学生综合分析 和解决问题的能力。研究性实验以细胞生物学的研究内容为主，结合其他学科的 知识与技术，学生可自己或在教师的指导下选题、设计实验方案、开展科学研究、 撰写研究论文，使学生得到科学研究的初步训练。 一、细胞生物学实验课的目的和任务： 1. 通过实验验证一些课堂上讲授的基本理论，以加深理解，巩固和掌握细胞生 物学的基本理论和基本方法。 2. 实验课是开发你智能的重要途径，通过实验培养你独立分析、解决问题的能 力和科学的思维方法。 3. 实验中接受细胞生物学基本实验技能的训练，培养实事求是的科学态度和独 立工作能力，巩固和加深对生物界发生、发展的普遍规律的理解。 4. 实验课是理论联系实际的重要环节，通过实验，你自己动手动脑、独立操作， 可以培养你的创新能力。 二、对你的一些要求： 1. 每次实验前应仔细阅读实验指导和相关理论知识，搞清楚当次实验的目的、 内容和操作步骤。 2. 需用显微镜观察的实验，除带齐实验报告本及绘图的文具等用品外，必须填 写显微镜使用卡，用后擦拭干净，低倍镜头或空镜头对准通光孔, 升高聚光 器，降下镜台,盖好防尘罩。 3. 严格按照实验指导进行操作，实验中既要注意培养自己的独立工作能力，又 要注意培养协作精神。 4. 遵守实验室课堂纪律，不迟到，不早退，有事请假。保持课堂肃静，不得彼 此高声谈笑、喧哗、随意走动及进行其他活动。 5. 要具备社会公德，爱护器材、设备及标本，注意节约实验材料和水电。损坏 实验用品、标本立即报告，主动登记，根据情况酌情处理或照价赔偿。 6. 每次实验完毕，应将用过的药品、器材、标本放回原处，将器具洗净拭干。 每次轮流值日，负责做清洁工作，处理垃圾废物。离开教室前注意检查并关 好门窗水电。 7. 实验过程中要随时如实记录所观察的内容、实验的现像，每次实验的最后 20 分钟应留作写结果与讨论
实验报告的书写实验报告是对实验观察、比较后所得结果的真实记载，是科学的记录。实验报告的形式可以根据实验内容的不同而分为文字描绘、绘图和列表等形式。1．文字描绘：文字描绘是将观察或实验所得结果客观地加以描绘，有时还需要做进一步分析。在此过程中，要抓住主要问题，描绘准确，条理清楚，文字简明。2.绘图：将所观察标本的形态结构或显微镜下观察视野图通过作图的方式来表达。(1）准备1支3H和1支HB黑铅笔及橡皮、直尺、绘图纸和削笔刀。绘图必须真实准确，注意整洁明了。不可抄袭教材或他人的图。图的各部分比例应与标本或图像一致，在绘图纸的一面绘图，每幅图的(2)大小、位置必须分配适宜，布局合理。一般较大的图每页绘1个，较小的图每页绘数个。(3)图的位置一般偏于纸的左侧，右侧作引线及注字。绘图时，先用中性铅笔(HB)把标本轮廓及主要部分轻轻绘出，然后添加(4)各部分详细结构，再加以修改，最后用尖的硬铅笔(3H)以清晰的笔画绘出全图。图的深浅明暗一律以点的疏密来表示，点要圆而一致，不得涂暗影或进行其它美术加工。绘图纸上所有的字必须用硬铅笔以楷书写出，不可草。注字引线应水(5)平伸出，各引线不能交叉，图的名称应写在图的下面。3.制图：实验报告中可以用图形表达信息。图形有多种，如曲线图、柱形图、三维图、扇形图等。图形经常表明2种变量(X和Y)之间的关系，2个数轴是相互垂直的。横轴为横坐标(X轴)，纵轴为纵坐标(Y轴)。通常，X轴表示自变量(如处理)，Y轴表示因变量(如生物效应)。每个数轴都要有说明性的标注和合适的测量单位，每个数轴都要有刻度和参照标记。4．制表：表格通常是简洁、准确、有条理地表示数值型数据的合适方式，它能有效地压缩和展示实验结果，并有助于详尽地对数据进行比较。表格包括的内容如下。(1）标题：必要时写上参考标注和日期。(2）行和列的表头：附上合适的测量单位。将相关数据或特性按类别垂直列出，用行展示不同的实验处理、生物类型等。对照值常放在表格的开头，相互比较的列要靠在一起。(3）数据值：引用有意义的有效数字，根据需要列出统计参数。(4）脚注：解释缩写符号、修饰符号及单个细节。4
4 实验报告的书写 实验报告是对实验观察、比较后所得结果的真实记载，是科学的记录。实验 报告的形式可以根据实验内容的不同而分为文字描绘、绘图和列表等形式。 1．文字描绘：文字描绘是将观察或实验所得结果客观地加以描绘，有时还需要 做进一步分析。在此过程中，要抓住主要问题，描绘准确，条理清楚，文字 简明。 2．绘图：将所观察标本的形态结构或显微镜下观察视野图通过作图的方式来表 达。 (1) 准备 1 支 3H 和 1 支 HB 黑铅笔及橡皮、直尺、绘图纸和削笔刀。绘图 必须真实准确，注意整洁明了。不可抄袭教材或他人的图。 (2) 图的各部分比例应与标本或图像一致，在绘图纸的一面绘图，每幅图的 大小、位置必须分配适宜，布局合理。一般较大的图每页绘 1 个，较小 的图每页绘数个。 (3) 图的位置一般偏于纸的左侧，右侧作引线及注字。 (4) 绘图时，先用中性铅笔(HB)把标本轮廓及主要部分轻轻绘出，然后添加 各部分详细结构，再加以修改，最后用尖的硬铅笔(3H)以清晰的笔画绘 出全图。图的深浅明暗一律以点的疏密来表示，点要圆而一致，不得涂 暗影或进行其它美术加工。 (5) 绘图纸上所有的字必须用硬铅笔以楷书写出，不可潦草。注字引线应水 平伸出，各引线不能交叉，图的名称应写在图的下面。 3．制图：实验报告中可以用图形表达信息。图形有多种，如曲线图、柱形图、 三维图、扇形图等。图形经常表明 2 种变量(X 和 Y)之间的关系，2 个数轴 是相互垂直的。横轴为横坐标(X 轴)，纵轴为纵坐标(Y 轴)。通常，X 轴表 示自变量(如处理)，Y 轴表示因变量(如生物效应)。每个数轴都要有说明性 的标注和合适的测量单位，每个数轴都要有刻度和参照标记。 4．制表：表格通常是简洁、准确、有条理地表示数值型数据的合适方式，它能 有效地压缩和展示实验结果，并有助于详尽地对数据进行比较。表格包括的 内容如下。 (1) 标题：必要时写上参考标注和日期。 (2) 行和列的表头：附上合适的测量单位。将相关数据或特性按类别垂直列出， 用行展示不同的实验处理、生物类型等。对照值常放在表格的开头，相互 比较的列要靠在一起。 (3) 数据值：引用有意义的有效数字，根据需要列出统计参数。 (4) 脚注：解释缩写符号、修饰符号及单个细节
第一部分基础性实验基础性实验包括验证性实验和演示性实验，以加深学生对所学知识的理解，掌握实验方法与技能为目的，验证课堂所讲某一原理、理论或结论。主要以学生为具体实验操作主体，通过现象观察、结果和数据记录、计算、分析直至得出被验证的原理、理论或结论。实验1、细胞基本形态观察及临时装片制备1、原理细胞的形态结构与其功能密切相关，这是生物在漫长进化过程中所形成的。例如：具有收缩机能的肌细胞伸展为细长形：具有感受刺激和传导冲动机能的神经细胞有长短不一的树枝状突起；游离的血细胞为圆形、椭圆形或圆饼形。不论细胞的形状如何，细胞的结构一般分为三大部分：细胞膜、细胞质和细胞核。但也有例外。例如：哺乳类红细胞成熟时细胞核消失。大多数细胞总重量的70%是水，对可见光几乎透明，无法形成反差，所以在一般光学显微镜下几乎看不清未经处理的细胞。为看清细胞内含物，必须对细胞样品进行一些特殊的处理，染色的目的就是给细胞的不同组分带上可区别的颜色特征。19世纪初，发现某些有机染料可染生物组织，并对细胞特殊部位的着色具有选择性。如苏木精(hematoxylin)对负电荷分子有亲和性，能显示出细胞内核酸的分布：酸性染料如伊红(eosin)可使细胞质染色；苏丹染料(Sudandyes)在脂肪中的溶解度比在乙醇中大，所以苏丹染料的乙醇饱和溶液能使脂肪着色。但对许多染料的特异性染色机理至今尚不清楚。光学显微镜的最高分辨力为0.2um，而细胞器大部分在0.lum和10um之间，所以光学显微镜下只能观察到外形较大的结构：细胞核、质体等。2、目的2.1判断和识别光学显微镜下各种细胞的形态；2.2学会制备动、植物细胞的临时制片：3、材料与方法3.1材料3.1.1人外周血、人口腔上皮细胞、洋葱鳞茎、各种类型细胞的整体装片。3.1.2主要试剂和仪器：显微镜、载片、盖片、吸水纸、小平血一个、牙签、1%甲苯胺兰、碘酒、I2-KI溶液、瑞氏染色液。5
5 第一部分 基础性实验 基础性实验包括验证性实验和演示性实验，以加深学生对所学知识的理解，掌握实验方 法与技能为目的，验证课堂所讲某一原理、理论或结论。主要以学生为具体实验操作主体， 通过现象观察、结果和数据记录、计算、分析直至得出被验证的原理、理论或结论。 实验 1、细胞基本形态观察及临时装片制备 1、原理 细胞的形态结构与其功能密切相关，这是生物在漫长进化过程中所形成的。例如：具有 收缩机能的肌细胞伸展为细长形；具有感受刺激和传导冲动机能的神经细胞有长短不一的树 枝状突起；游离的血细胞为圆形、椭圆形或圆饼形。不论细胞的形状如何，细胞的结构一般 分为三大部分：细胞膜、细胞质和细胞核。但也有例外。例如：哺乳类红细胞成熟时细胞核 消失。 大多数细胞总重量的 70%是水，对可见光几乎透明，无法形成反差，所以在一般光学 显微镜下几乎看不清未经处理的细胞。为看清细胞内含物，必须对细胞样品进行一些特殊的 处理，染色的目的就是给细胞的不同组分带上可区别的颜色特征。19 世纪初，发现某些有 机染料可染生物组织，并对细胞特殊部位的着色具有选择性。如苏木精(hematoxylin)对负电 荷分子有亲和性，能显示出细胞内核酸的分布；酸性染料如伊红(eosin)可使细胞质染色；苏 丹染料(Sudan dyes)在脂肪中的溶解度比在乙醇中大，所以苏丹染料的乙醇饱和溶液能使脂 肪着色。但对许多染料的特异性染色机理至今尚不清楚。 光学显微镜的最高分辨力为 0.2μm，而细胞器大部分在 0.1μm 和 10μm 之间，所以光学 显微镜下只能观察到外形较大的结构：细胞核、质体等。 2、目的 2.1 判断和识别光学显微镜下各种细胞的形态； 2.2 学会制备动、植物细胞的临时制片； 3、材料与方法 3.1 材料 3.1.1 人外周血、人口腔上皮细胞、洋葱鳞茎、各种类型细胞的整体装片。 3.1.2 主要试剂和仪器：显微镜、载片、盖片、吸水纸、小平皿一个、牙签、1％甲苯胺兰、 碘酒、I2-KI 溶液、瑞氏染色液