唐加富

孟德爾對雜交試驗的研究并不是一帆風順的，他最初選用山柳菊作為實驗材料，結(jié)果一無所獲。后來，他改用豌豆作實驗材料，成功統(tǒng)計出了基因的分離定律和自由組合定律。同一個實驗者、同樣的環(huán)境、同樣的研究方法，由于所選擇的生物材料的不同，導致了兩種截然不同的結(jié)果，可見，生物材料的選擇在生物學實驗中是多么地重要。

1選擇生物材料在生物學實驗中的重要性

1.1正確選擇生物材料是實驗成功的前提

生物學實驗的操作都是建立于所選生物材料之上的，因此，生物材料的好壞直接關(guān)系著實驗的成敗。孟德爾為何選用山柳菊會失敗，而選用豌豆會成功呢?

原來，山柳菊在雜交實驗上存在如下缺陷：

①山柳菊沒有既容易區(qū)分又可以連續(xù)觀察的相對性狀；

②當時沒有人知道，山柳菊有時進行有性生殖，有時進行無性生殖；

③山柳菊的花小難以做人工雜交試驗。

而豌豆在雜交實驗上卻存在如下優(yōu)勢：

①豌豆是自花傳粉植物，而且是閉花授粉，用豌豆做人工雜交試驗，可避免外菜花粉的干擾，使結(jié)果既可靠，又容易分析；

②豌豆具有易于區(qū)分的性狀，使實驗結(jié)果很容易觀察和統(tǒng)計。

孟德爾的成功首先在于他正確選擇了實驗材料。如果當初孟德爾仍然堅持用山柳菊作實驗材料，恐怕“遺傳學之父”的桂冠就另有其人了。

1.2正確選擇生物材料可收到事半功倍的效果

生物材料的選擇決定著實驗方法、步驟的難易。在人教版《分子與細胞(必修1)》“體驗制備細胞膜的方法”中，教材為何單選哺乳類動物的血呢?

原來，植物細胞含有細胞壁，而動物細胞沒有細胞壁，選擇動物細胞來制備細胞膜比用植物細胞更加容易。同時，細胞核和許多細胞器也有膜，這些膜會與細胞膜混雜在一起，無法分離出純凈的細胞膜。如果選用鳥類血作實驗材料，細胞膜與細胞器膜的分離問題將是一個在中學無法跨越的難題。如果洗用哺乳類動物的血作實驗材料，這個問題便迎刃而解。因為在哺乳類動物的成熟紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器，所以，選用哺乳類動物血來制備細胞膜能收到事半功倍的效果。

2生物材料在生物學實驗中的選擇原則

2.1服務實驗目的的原則

孟德爾曾經(jīng)說過：“任何實驗的價值和效用，決定于所使用材料對實驗目的的適合性”，在此表明了選擇的材料要符合實驗目的。

在“體驗制備細胞膜的方法”實驗中，要選哺乳類動物血，不選鳥類血，但在“DNA的粗提取與鑒定”實驗中卻恰好相反，只能選鳥類血，不能選哺乳類動物血，原因是什么呢?

這是因為2個實驗的目的不同。在制備細胞膜的實驗中，實驗目的就是要獲取較為純凈的細胞膜，為防止與細胞器膜的混雜，只能選沒有細胞核和眾多細胞器的哺乳類動物血。而在DNA的粗提取實驗中，實驗目的就是要獲取較為純凈的DNA，由于DNA存在于細胞核中，因此要選含有細胞核的鳥類血，而不能選無細胞核的哺乳類動物血?？梢?，不同的實驗目的要選擇不同的生物材料，生物材料的選擇必須為實驗目的服務。

2.2簡便實驗步驟的原則

這個原則中包含了“簡”和“便”兩個方面。如果步驟過于繁多，實驗成功的可能性反而越小，同時“簡”也代表著效率。

在“用高倍顯微鏡觀察葉綠體”實驗中，之所以選用黑藻葉作實驗材料，其中一個重要原因就是因為黑藻葉薄而透明，用黑藻葉作實驗材料，不需任何加工即可在顯微鏡上進行觀察員。如果選用菠菜葉作實驗材料，就要額外增加—個撕取葉下表皮并稍帶葉肉的步驟。

另外，選取的材料還要“便”于操作、切實可行。

如“生物組織中脂肪的鑒定”實驗，選用花生子葉作實驗材料，除花生種子含脂肪量高外，還在于花生子葉大小適宜，便于徒手切片。

又如“葉綠體中色素的提取和分離”實驗，選擇幼嫩濃綠的綠色葉片就是為了便于將葉研磨成勻漿，從中提取出色素，如果選用“厚硬似革質(zhì)”的綠色葉片，則很難將葉磨碎。

2.3最優(yōu)實驗結(jié)果的原則

這是毋庸置疑的，也是實驗者的初衷。要獲得最優(yōu)實驗結(jié)果，就必須做好以下三個方面。

選擇最容易成功的生物材料和最佳的取材部位。不同的材料對于實驗成功而言差異很大，這時應選擇最容易成功的生物材料。

如在“植物組織培養(yǎng)”實驗中，選擇胡蘿卜、菊花等無性繁殖力強的材料進行培養(yǎng)，則實驗很容易成功。如果選擇枸杞組織進行培養(yǎng)，則愈傷組織很難形成，所以教材選用胡蘿卜、菊花作實驗材料。即使是同一種植物材料，還會因材料的年齡、保存時間的長短、取材的不同部位而影響實驗結(jié)果。因此，實驗操作時要選擇最容易成功的實驗材料和最佳的取材部位。

選擇便于觀察、現(xiàn)象明顯的生物材料。許多生物學實驗都要根據(jù)實驗現(xiàn)象來得出結(jié)論，因此，材料是否便于觀察，實驗現(xiàn)象是否明顯，是選材過程中應該考慮的因素。

如“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原”實驗中，選擇紫色洋蔥作實驗材料，就是因為細胞里含有紫色大液泡，便于觀察分離、復原現(xiàn)象。如果選擇無色洋蔥作實驗材料，則會因原生質(zhì)層與細胞壁都呈無色而不便觀察。除便于觀察外，還要選擇變化明顯的材料。

如“用動物激素飼喂小動物”實驗，選蝌蚪作實驗材料，不僅因為蝌蚪容易飼養(yǎng)、生長發(fā)育快，而且因為蝌蚪是變態(tài)發(fā)育：蝌蚪四肢的出現(xiàn)，鰓的消失，尾部的消失，都是很明顯的生理現(xiàn)象。

選擇對實驗現(xiàn)象無干擾、實驗結(jié)果利于分析的生物材料。如果材料對實驗現(xiàn)象有干擾，那么這種材料一般不宜做該實驗的實驗材料。

如“生物組織中還原糖的鑒定”實驗，就不能選用西瓜瓤作實驗材料，因為西瓜汁的紅色會與反應生成的磚紅色相混淆。教材中選用蘋果作實驗材料，除因為里面含有較高還原糖外，還因為蘋果汁為白色，不會對實驗現(xiàn)象造成干擾。

另外，選取的材料應利于結(jié)果分析。如“證明DNA是遺傳物質(zhì)”的經(jīng)典實驗中，選用T2噬菌體就比用肺炎雙球菌容易分析，因為T2噬菌體中只有DNA和蛋白質(zhì)，并且侵入細菌中的是DNA，蛋白質(zhì)留在細菌外部。而肺炎雙球菌中含有DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，在S型、R型的轉(zhuǎn)化實驗中，不但要增加DNA提純步驟，而且實驗結(jié)果受DNA純度的影響，實驗結(jié)論讓人質(zhì)疑。

3對生物材料自身的選擇要求

選擇的生物材料應是當?shù)剌^常見、易于獲得的材料。如果材料不易得，即使用該材料做實驗效果再好，也只能是空中樓閣，無實際意義。

選擇的生物材料有時應具有代表性。如原生動物門以草履蟲為代表，環(huán)節(jié)動物門以環(huán)毛蚓為代表。藻類植物以衣藻為代表，苔蘚植物以葫蘆蘚為代表等。材料具有代表性，實驗結(jié)果才具有普遍性。

選擇的生物材料應健壯、新鮮。健壯的生物材料新陳代謝才旺盛，生物學特征才明顯，用作實驗效果才好。同時，實驗材料還必須保持新鮮，否則，材料特征可能發(fā)生改變，從而影響實驗結(jié)果。事實上，在中學生物實驗里，生物材料都明確要求是新鮮的。

選擇的生物材料應價格便宜、成本低廉。這是做任何實驗都必需考慮的經(jīng)濟因素，新課改也提倡實驗的低成本。

4生物材料的具體選擇方法

面對一個具體實驗，該如何選擇生物材料呢?首先應考慮滿足實驗的要求，其次考慮對生物材料自身的要求，最后綜合考慮，權(quán)衡利弊，選出最理想的實驗材料。

以“光合作用需要葉綠體”實驗為例，實驗目的是要證明光合作用在有葉綠體時能進行，沒有葉綠體時不能進行，而光合作用是否進行，主要根據(jù)光合作用的產(chǎn)物(一般以淀粉形式存在)來判定。根據(jù)“服務實驗目的”及“最優(yōu)實驗結(jié)果”原則，應選在光合作用中能較多地制造淀粉的植物。實驗設計時可選兩片葉，一片：綠色(含葉綠體)，一片其他色(無葉綠體)，在同等條件下進行光合作用實驗，最后檢驗二者是否產(chǎn)生了淀粉。

但現(xiàn)實生活中人們經(jīng)?？梢钥匆娡黄瑯淙~上既有綠色也有其他色，如銀邊天竺葵、金心黃楊、銀邊吊蘭、彩葉草等植物根據(jù)“簡便實驗步驟”的原則，應選這類葉作實驗材料。由于金心黃楊葉用酒精不易褪去綠色，對實驗現(xiàn)象有顏色干擾，所以不宜選用。銀邊吊蘭葉呈條狀至披針形，含葉綠體部位少，也不宜選用。而天竺葵葉片較大，呈圓腎形，易操作，并且形成淀粉較多，效果明顯，加之天竺葵扦插極易成活，在南方隨處可見，因此應選生長旺盛的銀邊天竺葵作實驗材料。

生物學實驗中材料的選擇有考究，要求實驗者具備豐富的生物學知識和廣泛的日常生活經(jīng)驗。只要教師從思想上引起重視，從實踐中不斷探索發(fā)現(xiàn)，就能找出理想的實驗材料，獲取科學實驗的成功。