精心选择生物材料 获取科学实验成功

唐加富

孟德尔对杂交试验的研究并不是一帆风顺的，他最初选用山柳菊作为实验材料，结果一无所获。后来，他改用豌豆作实验材料，成功统计出了基因的分离定律和自由组合定律。同一个实验者、同样的环境、同样的研究方法，由于所选择的生物材料的不同，导致了两种截然不同的结果，可见，生物材料的选择在生物学实验中是多么地重要。

1选择生物材料在生物学实验中的重要性

1.1正确选择生物材料是实验成功的前提

生物学实验的操作都是建立于所选生物材料之上的，因此，生物材料的好坏直接关系着实验的成败。孟德尔为何选用山柳菊会失败，而选用豌豆会成功呢?

原来，山柳菊在杂交实验上存在如下缺陷：

①山柳菊没有既容易区分又可以连续观察的相对性状；

②当时没有人知道，山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖；

③山柳菊的花小难以做人工杂交试验。

而豌豆在杂交实验上却存在如下优势：

①豌豆是自花传粉植物，而且是闭花授粉，用豌豆做人工杂交试验，可避免外菜花粉的干扰，使结果既可靠，又容易分析；

②豌豆具有易于区分的性状，使实验结果很容易观察和统计。

孟德尔的成功首先在于他正确选择了实验材料。如果当初孟德尔仍然坚持用山柳菊作实验材料，恐怕“遗传学之父”的桂冠就另有其人了。

1.2正确选择生物材料可收到事半功倍的效果

生物材料的选择决定着实验方法、步骤的难易。在人教版《分子与细胞(必修1)》“体验制备细胞膜的方法”中，教材为何单选哺乳类动物的血呢?

原来，植物细胞含有细胞壁，而动物细胞没有细胞壁，选择动物细胞来制备细胞膜比用植物细胞更加容易。同时，细胞核和许多细胞器也有膜，这些膜会与细胞膜混杂在一起，无法分离出纯净的细胞膜。如果选用鸟类血作实验材料，细胞膜与细胞器膜的分离问题将是一个在中学无法跨越的难题。如果洗用哺乳类动物的血作实验材料，这个问题便迎刃而解。因为在哺乳类动物的成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，所以，选用哺乳类动物血来制备细胞膜能收到事半功倍的效果。

2生物材料在生物学实验中的选择原则

2.1服务实验目的的原则

孟德尔曾经说过：“任何实验的价值和效用，决定于所使用材料对实验目的的适合性”，在此表明了选择的材料要符合实验目的。

在“体验制备细胞膜的方法”实验中，要选哺乳类动物血，不选鸟类血，但在“DNA的粗提取与鉴定”实验中却恰好相反，只能选鸟类血，不能选哺乳类动物血，原因是什么呢?

这是因为2个实验的目的不同。在制备细胞膜的实验中，实验目的就是要获取较为纯净的细胞膜，为防止与细胞器膜的混杂，只能选没有细胞核和众多细胞器的哺乳类动物血。而在DNA的粗提取实验中，实验目的就是要获取较为纯净的DNA，由于DNA存在于细胞核中，因此要选含有细胞核的鸟类血，而不能选无细胞核的哺乳类动物血。可见，不同的实验目的要选择不同的生物材料，生物材料的选择必须为实验目的服务。

2.2简便实验步骤的原则

这个原则中包含了“简”和“便”两个方面。如果步骤过于繁多，实验成功的可能性反而越小，同时“简”也代表着效率。

在“用高倍显微镜观察叶绿体”实验中，之所以选用黑藻叶作实验材料，其中一个重要原因就是因为黑藻叶薄而透明，用黑藻叶作实验材料，不需任何加工即可在显微镜上进行观察员。如果选用菠菜叶作实验材料，就要额外增加—个撕取叶下表皮并稍带叶肉的步骤。

另外，选取的材料还要“便”于操作、切实可行。

如“生物组织中脂肪的鉴定”实验，选用花生子叶作实验材料，除花生种子含脂肪量高外，还在于花生子叶大小适宜，便于徒手切片。

又如“叶绿体中色素的提取和分离”实验，选择幼嫩浓绿的绿色叶片就是为了便于将叶研磨成匀浆，从中提取出色素，如果选用“厚硬似革质”的绿色叶片，则很难将叶磨碎。

2.3最优实验结果的原则

这是毋庸置疑的，也是实验者的初衷。要获得最优实验结果，就必须做好以下三个方面。

选择最容易成功的生物材料和最佳的取材部位。不同的材料对于实验成功而言差异很大，这时应选择最容易成功的生物材料。

如在“植物组织培养”实验中，选择胡萝卜、菊花等无性繁殖力强的材料进行培养，则实验很容易成功。如果选择枸杞组织进行培养，则愈伤组织很难形成，所以教材选用胡萝卜、菊花作实验材料。即使是同一种植物材料，还会因材料的年龄、保存时间的长短、取材的不同部位而影响实验结果。因此，实验操作时要选择最容易成功的实验材料和最佳的取材部位。

选择便于观察、现象明显的生物材料。许多生物学实验都要根据实验现象来得出结论，因此，材料是否便于观察，实验现象是否明显，是选材过程中应该考虑的因素。

如“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，选择紫色洋葱作实验材料，就是因为细胞里含有紫色大液泡，便于观察分离、复原现象。如果选择无色洋葱作实验材料，则会因原生质层与细胞壁都呈无色而不便观察。除便于观察外，还要选择变化明显的材料。

如“用动物激素饲喂小动物”实验，选蝌蚪作实验材料，不仅因为蝌蚪容易饲养、生长发育快，而且因为蝌蚪是变态发育：蝌蚪四肢的出现，鳃的消失，尾部的消失，都是很明显的生理现象。

选择对实验现象无干扰、实验结果利于分析的生物材料。如果材料对实验现象有干扰，那么这种材料一般不宜做该实验的实验材料。

如“生物组织中还原糖的鉴定”实验，就不能选用西瓜瓤作实验材料，因为西瓜汁的红色会与反应生成的砖红色相混淆。教材中选用苹果作实验材料，除因为里面含有较高还原糖外，还因为苹果汁为白色，不会对实验现象造成干扰。

另外，选取的材料应利于结果分析。如“证明DNA是遗传物质”的经典实验中，选用T2噬菌体就比用肺炎双球菌容易分析，因为T2噬菌体中只有DNA和蛋白质，并且侵入细菌中的是DNA，蛋白质留在细菌外部。而肺炎双球菌中含有DNA、蛋白质和多糖等物质，在S型、R型的转化实验中，不但要增加DNA提纯步骤，而且实验结果受DNA纯度的影响，实验结论让人质疑。

3对生物材料自身的选择要求

选择的生物材料应是当地较常见、易于获得的材料。如果材料不易得，即使用该材料做实验效果再好，也只能是空中楼阁，无实际意义。

选择的生物材料有时应具有代表性。如原生动物门以草履虫为代表，环节动物门以环毛蚓为代表。藻类植物以衣藻为代表，苔藓植物以葫芦藓为代表等。材料具有代表性，实验结果才具有普遍性。

选择的生物材料应健壮、新鲜。健壮的生物材料新陈代谢才旺盛，生物学特征才明显，用作实验效果才好。同时，实验材料还必须保持新鲜，否则，材料特征可能发生改变，从而影响实验结果。事实上，在中学生物实验里，生物材料都明确要求是新鲜的。

选择的生物材料应价格便宜、成本低廉。这是做任何实验都必需考虑的经济因素，新课改也提倡实验的低成本。

4生物材料的具体选择方法

面对一个具体实验，该如何选择生物材料呢?首先应考虑满足实验的要求，其次考虑对生物材料自身的要求，最后综合考虑，权衡利弊，选出最理想的实验材料。

以“光合作用需要叶绿体”实验为例，实验目的是要证明光合作用在有叶绿体时能进行，没有叶绿体时不能进行，而光合作用是否进行，主要根据光合作用的产物(一般以淀粉形式存在)来判定。根据“服务实验目的”及“最优实验结果”原则，应选在光合作用中能较多地制造淀粉的植物。实验设计时可选两片叶，一片：绿色(含叶绿体)，一片其他色(无叶绿体)，在同等条件下进行光合作用实验，最后检验二者是否产生了淀粉。

但现实生活中人们经常可以看见同一片树叶上既有绿色也有其他色，如银边天竺葵、金心黄杨、银边吊兰、彩叶草等植物根据“简便实验步骤”的原则，应选这类叶作实验材料。由于金心黄杨叶用酒精不易褪去绿色，对实验现象有颜色干扰，所以不宜选用。银边吊兰叶呈条状至披针形，含叶绿体部位少，也不宜选用。而天竺葵叶片较大，呈圆肾形，易操作，并且形成淀粉较多，效果明显，加之天竺葵扦插极易成活，在南方随处可见，因此应选生长旺盛的银边天竺葵作实验材料。

生物学实验中材料的选择有考究，要求实验者具备丰富的生物学知识和广泛的日常生活经验。只要教师从思想上引起重视，从实践中不断探索发现，就能找出理想的实验材料，获取科学实验的成功。