植物细胞的基本结构

实验三 植物细胞的基本结构

　　洋葱（Alliumcepa）鳞茎的鳞片表皮细胞是观察植物细胞的理想材料，不仅是由于洋葱鳞茎一年四季都能得到，取材容易，而且制片方法简单，易于成功。

　　（一）制片方法

　　在光学显微镜下观察植物细胞的结构时，必须将植物的细胞、组织或器官做成薄的制片，才能观察。这些薄片不能过厚（一般以一层细胞的厚度最好），如果过厚不但细胞相互重叠，而且光线不易穿透，虽然在显微镜下勉强可以看到细胞的轮廓，但细致的结构则很难看清。要做一薄的制片可以用不同的方法，如用离析的方法，把细胞“打散”分开；也可用切片刀徒手或用切片机切成薄片。这些方法将在以后的实验中介绍。本次实验则采用另一种方法——撕片法，用镊子把植物组织（一般为表皮）撕下一层，进行观察。

　　撕表皮的方法是先取一洋葱鳞茎，用解剖刀纵切为两半（如鳞茎过大也可纵切为四）。取一片肉质鳞片叶，从其凹下的一面用镊子轻轻刺入表皮层，然后捏紧镊子夹住表皮，并朝一个方向撕下（凹面的表皮较易撕下，有时凸面也可以用）。将撕下的表皮迅速放在滴有水滴的载玻片上。撕表皮时要注意：1．不要把表皮撕得过大，如撕下的一块表皮面积大于盖玻片时，则应放在有水的载玻片上，用刀片切成小块，才便于观察；2．撕时操作要迅速，勿将撕下的表皮在空气中暴露过久，致使生活细胞由于失水而受到损伤；3．撕开的一面最好朝上放在载玻片上，以利于染色和进行组织化学试验的观察；4．撕下的表皮一定要平铺在有水的载玻片上，如发生折皱或重叠可用解剖针将其铺平，折皱和重叠都将影响观察效果。

　　表皮撕好后可将盖玻片盖上进行观察。加盖玻片时要格外小心，盖不好会出现气泡或是盖玻片的上面沾有水迹（按实验—，光学显微镜部分操作规程进行）。不加盖玻片或盖上盖玻片后，观察的薄片未被水浸透，都不能在显微镜下观察。由于空气、水和玻璃的折光率不同，按显微镜设计要求，不加盖玻片的材料或是没有被水浸透的材料（在空气中的）是不能得到清晰的物象的。这一点很重要，如果初学者不注意此点，将会影响实验课的效果。

　　（二）观察

　　对细胞结构的观察，一般不需要用最低倍物镜（4×），首先用10×物镜然后转换到高倍（40×或44×）物镜进行仔细观察。实验一中虽然已进行过使用显微镜的训练，了解了显微镜的结构、成象原理与操作规程，但仅仅一次训练是不可能熟练地使用显微镜的。在本次实验过程中必须严格遵守操作程序，如忘记其中某些步骤，应查阅前面的实验指导，了解清楚后再进行观察。

　　观察时可能出现下面几种意外情况：

　　1．用10×或40×物镜观察时视野全部黑暗，当转动反光镜时也没有光线射入。这是初学者常会出现的现象。其原因是物镜未与镜筒对正偏离一边，虽然从表面上不易发觉，但由于物镜头与镜筒未对正，光线不能进入，因此视野黑暗。这种现象特别是当由10×物镜转换为40×或44×物镜时最易发生。此时需要转动镜头转换器，使物镜处于正对准镜筒的位置。一般的显微镜在镜筒基部有一弹簧片，当物镜转到正确位置时，正好被卡住。

　　2．虽然视野明亮，但转动聚焦器聚焦时，看不到所要观察的材料。这种现象是所观察的材料偏离出视野以外，因而看不到材料。如有这种现象发生，应移动载玻片使观察的材料位于镜台孔洞的中央，用10×物镜聚焦观察将所要观察部分移至视野中央，再换高倍物镜观察。

　　3．观察时由低倍物镜转换为高倍物镜时，由于高倍物镜镜头长，碰到载玻片上不能转换。这种现象在本次实验中可能不会遇到，但当观察永久制片时将会发生。这是因为把制片放反了，把有盖玻片的一面放在下面，载玻片的厚度超过物镜的工作距离，因而载玻片阻挡高倍物镜的转换。这种情况必须经常注意，方能避免因这一疏忽而把永久制片压破。

　　4．要学会在显微镜下识别气泡的能力，初学者时常把气泡误认为细胞。虽然实验一中观察过气泡，但当与观察的材料混在一起时，往往仍会认错。在光学显微镜下小的气泡，由于与水的折光率不同，而出现黑的圆形的象。如果气泡过大时，则可在气泡中出现观察材料的结构，但这部分与水交界处为一黑色的边缘。制片上如果出现气泡过多，应重新加盖盖玻片。

　　在低倍物镜下观察洋葱表皮的细胞，好象一网状结构，每一网眼即为一个细胞，网络为细胞壁（图3－1）。细胞排列紧密没有细胞间隙。选择最清晰的部分移到视野中央，然后换高倍物镜对细胞的内部结构进行仔细观察。使用高倍物镜时应掌握好两项操作：一是细聚焦器的使用，一般细聚焦器只限于在高倍物镜下使用。使用细聚焦器不仅是把焦距调好，而且可以利用不同的“光切面”建立细胞的立体结构概念。撕下的表皮（或其它制片）虽然很薄，但总有一定的厚度，利用细聚焦器可以使厚度上不同部位分别成象。通过不同部位的象，建立立体结构的概念；二是光圈的调节，使用光学显微镜时，进入物镜中的光线强度要适当，过强或过弱都会影响成象的清晰度。这一点在使用高倍物镜时更为显著。

　　做好上述各项准备工作以后，对洋葱鳞片表皮细胞进行观察，注意下列结构：

　　细胞壁 在细胞的最外层，撕下的表皮层如果细胞完整，则每一细胞为一长而扁的盒子（很象我们用的铅笔盒）。一般至少有六个面，亦即有六个方向的细胞壁。但由于细胞壁是透明无色的，上、下两层壁看不出，只能看到一长方形轮廓。如果把细胞壁染上颜色，则上、下两层壁可以显出。现在所看到的细胞壁，都是两相邻细胞所共有的，也就是由三层所组成，两层初生壁和中间的中层（胞间层）。在高倍物镜下可以看到细胞壁的厚度并不均匀，有时还可以看到壁上的初生纹孔场。

　　液泡 细胞壁以内为原生质体，在已成熟的表皮细胞中，可以看到细胞中体积最大的是液泡，它将细胞质、细胞核等挤到外围与细胞壁紧紧地贴在一起。液泡中的细胞液为溶解各种物质的水溶液，在光学显微镜下看不出什么结构。

　　细胞核 在不染色的生活细胞中，细胞核为折光性强的卵圆形或圆形球体。在低倍物镜下就能看到。由于细胞核沉没在细胞质中，因而在成熟细胞中，它总是位于细胞的边缘。但有时也会发现有的细胞核位于细胞的中央，仔细思考这是为什么？在细胞核中还可以看到一、两个或更多个圆球形颗粒，为核仁。

　　细胞质 紧贴细胞壁的一层较为粘稠物质，在其中除含有细胞核外，还可看到许多细小的颗粒，其中有的为线粒体。由于分辨能力所限，在光学显微镜下只能看到这些结构的轮廓，如果用电子显微镜观察，可以看到其内部结构和更多类型的细胞器。

　　在观察过程中，有时会看到有的表皮细胞中看不到细胞核。这是因为在撕表皮的过程中把这些细胞撕破，有些结构已从细胞中流出。

　　为了更好地观察细胞结构，在用新鲜材料观察后，可用碘-碘化钾溶液染色，使细胞的结构，特别是细胞核和细胞质更为清晰，易于观察。染色的方法有两种：一是把盖玻片取下，用吸水纸把材料周围的水分吸去，然后用滴管滴一滴染料，经2—3分钟后，加上盖玻片即可观察；另一种方法是不移动盖玻片，而是在盖玻片的一侧滴上一滴染料（滴在盖玻片边缘的载玻片上），然后用吸水纸自另一端将盖玻片下的水分吸去，把染料引入盖玻片与载玻片之间，对新鲜材料进行染色。后者较为简便，但染色速度较慢。

　　在显微镜下对洋葱表皮细胞结构观察清楚后，选一两个有代表性的细胞，绘图表示其结构，绘图方法见附录。

　　（三）细胞壁主要成分——纤维素的测定

　　在载玻片上滴一滴碘-碘化钾溶液，然后用镊子自洋葱鳞片叶上撕下一片表皮，立即放在载玻片的染液上。经2—3分钟后，用吸水纸把染液吸去，然后滴一滴70％硫酸，加盖玻片后即可观察。此时纤维素的细胞壁被染成蓝色，使整个细胞呈蓝色，只有中层（此时已由于硫酸的作用而膨胀）呈淡黄色。

　　此染色法需用70％硫酸，由于硫酸腐蚀性很大，实验时注意勿将硫酸沾到物镜、镜台、聚光器或实验台上。如上述部位滴有硫酸，应立即揩拭干净。