论文部分内容阅读
酒精，学名乙醇，分子式为C2H5OH，无色透明、易挥发，沸点78.5℃，常温下为液体。酒精在体积分数为70%～75%时，对细菌具有强烈的杀伤作用，是医院常用的消毒剂、防腐剂、溶剂等。酒精能与水、甲醇、乙醚和氯仿等以任何比例混溶。在高中生物实验中会多次用到酒精，每次使用的浓度（通常指体积百分比浓度）和作用有所不同。
1 关注“酒精”有无，判断细胞呼吸方式
酵母菌在有氧条件下，呼吸作用产生H2O和CO2；无氧条件下，呼吸作用产生酒精和CO2。
人教版生物教材必修一中，“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是很重要的课堂实验。酵母菌是兼性厌氧型微生物，在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量增殖；在无氧条件下进行酒精发酵。教材中通过鉴定有无酒精的产生，来确定细胞是有氧呼吸还是无氧呼吸。橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应变成灰绿色。但在实际的教学中，若利用教材描述的方法进行探究实验时，发现有氧无氧条件下均会出现灰绿色。
查阅文献后，发现引起该现象的原因包括：（1） 有氧条件下培养的酵母菌，在代谢中会产生多种除酒精以为的多种还原性有机物，这些有机物同样会使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色。（2） 酵母菌培养时间过短，无法完全消耗掉培养液中的还原性的葡萄糖，即使采用准确无误的检测流程，同样会出现变为灰绿色的现象。（3） 若借助酵母菌清水活化实验进行探究，虽然可以避免葡萄糖对检测结果的干扰，但此培养液无法做到保证氧气的充足供应，也会出现变为灰绿色的现象。
为了解决这个问题，笔者取图1所示的蒸馏装置两套，并对有氧、无氧条件下的酵母菌培养液的滤液进行蒸馏，分别从两组收集瓶中取等量的液体滴加到A、B两试管中。在A、B试管中分别滴加等量的酸性重铬酸钾溶液，轻轻震荡，观察两个试管中溶液颜色的变化。这样，学生既熟悉了实验的基本操作，又获得了有氧条件下不变色，无氧条件下变成灰绿色的探究结果。
2 关注“酒精”浓度，注重实验目标分析
2.1 12%酒精的使用：调味与灭菌
在“腐乳的制作”中，卤汤中酒的含量应控制在12%左右。腐乳的风味与酒的种类有关。酒精含量过高使腐乳成熟时间延长，酒精含量过低不能抑制微生物生长，导致豆腐腐败。
2.2 50%酒精的使用：良好的有机漂洗剂
“脂肪的鉴定”实验中，苏丹Ⅲ是弱酸性染料，易溶于体积分数为50%酒精中。花生子叶薄切片用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液染色后，用50%的酒精洗去浮色，以便观察。
2.3 70%～75%酒精的使用：灭菌消毒效果好
酒精是常用的外用消毒药，常用于皮肤创伤清洗、注射、输血、抽血及手术前皮肤的消毒等。体积分数为70%～75%的酒精杀菌作用最强。酒精有很强的吸水力，能使菌体蛋白质脱水、变性、沉淀。菌体蛋白质是细菌的主要成分，一旦被破坏，细菌就失去了活力，从而达到杀灭细菌的目的。酒精的浓度低于70%时，渗透性降低，达不到灭菌消毒的目的。高于体积分数为75%的酒精与细菌接触时，就可能使得菌体表面迅速凝固，形成一层薄膜，阻止了酒精继续向菌体内部渗透，等到条件适宜，薄膜内的细胞可能将薄膜冲破而重新复活，消毒杀菌的效果差。
必修三中“土壤中小动物类群丰富度的研究”，采集的小动物可以放在70%的酒精中保存，起防腐作用。选修一中“果酒和果醋的制作”，发酵瓶的消毒；“微生物的实验室培养”操作者双手的消毒，涂布器末端要浸在70%的酒精中；“菊花的组织培养”，外植体要放在70%的酒精中，摇动2～3次，持续6～7 s后，立即取出在无菌水中清洗，并且可用浓度酒精对工作台进行消毒；“月季花的花药培养”，先将花蕾用70%的酒精浸泡大约30 s，立即取出在无菌水中清洗。
2.4 95%酒精的使用：细胞固定剂或溶剂
该浓度的酒精主要用作溶剂及细胞的固定。“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验，解离液（质量分数15%的盐酸和体积分数95%的酒精1∶1混合）中的盐酸能够使植物细胞壁软化，并使细胞间的中胶层物质溶解，从而达到分离细胞的目的。酒精的作用是固定蛋白质，使细胞的原生质凝固，不发生变化，固定细胞的分裂相。酒精常常与其他试剂混合成复合固定剂。
2.5 无水酒精的使用：有机溶剂，侧重溶解与萃取
无水酒精主要用作有机溶剂。“绿叶中色素的提取和分离”，用无水酒精提取绿叶中的色素；“植物芳香油的提取”中，用精制的无水酒精萃取芳香油；“低温诱导植物染色体数目的变化”和“月季花的花药培养”实验，都用到卡诺氏固定液，其配方是：无水酒精3份、冰醋酸1份；或无水酒精6份、氯仿3份、冰醋酸1份。卡诺氏液适用于一般植物组织和细胞的固定，常用于根尖、花药压片及子房石蜡切片等，有极快的渗透力。根尖材料在卡诺氏液中固定15～20 min即可，花药则需1 h左右，固定后用95%酒精冲洗至不含冰醋酸为止。如果材料立即使用，需转入体积分数为70%酒精中保存。
固定液的重要特性是能迅速穿透细胞，将其固定并维持染色体结构的完整性，还要能够增强染色体的嗜碱性，达到优良染色效果。实验室若无无水酒精，可用95%的酒精加入适量无水碳酸钙以除去酒精中的水。
酒精是生物实验常见产物和常用试剂。只有全面理解其作用，才能在实验中更好地发挥其效用。
1 关注“酒精”有无，判断细胞呼吸方式
酵母菌在有氧条件下，呼吸作用产生H2O和CO2；无氧条件下，呼吸作用产生酒精和CO2。
人教版生物教材必修一中，“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是很重要的课堂实验。酵母菌是兼性厌氧型微生物，在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量增殖；在无氧条件下进行酒精发酵。教材中通过鉴定有无酒精的产生，来确定细胞是有氧呼吸还是无氧呼吸。橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应变成灰绿色。但在实际的教学中，若利用教材描述的方法进行探究实验时，发现有氧无氧条件下均会出现灰绿色。
查阅文献后，发现引起该现象的原因包括：（1） 有氧条件下培养的酵母菌，在代谢中会产生多种除酒精以为的多种还原性有机物，这些有机物同样会使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色。（2） 酵母菌培养时间过短，无法完全消耗掉培养液中的还原性的葡萄糖，即使采用准确无误的检测流程，同样会出现变为灰绿色的现象。（3） 若借助酵母菌清水活化实验进行探究，虽然可以避免葡萄糖对检测结果的干扰，但此培养液无法做到保证氧气的充足供应，也会出现变为灰绿色的现象。
为了解决这个问题，笔者取图1所示的蒸馏装置两套，并对有氧、无氧条件下的酵母菌培养液的滤液进行蒸馏，分别从两组收集瓶中取等量的液体滴加到A、B两试管中。在A、B试管中分别滴加等量的酸性重铬酸钾溶液，轻轻震荡，观察两个试管中溶液颜色的变化。这样，学生既熟悉了实验的基本操作，又获得了有氧条件下不变色，无氧条件下变成灰绿色的探究结果。
2 关注“酒精”浓度，注重实验目标分析
2.1 12%酒精的使用：调味与灭菌
在“腐乳的制作”中，卤汤中酒的含量应控制在12%左右。腐乳的风味与酒的种类有关。酒精含量过高使腐乳成熟时间延长，酒精含量过低不能抑制微生物生长，导致豆腐腐败。
2.2 50%酒精的使用：良好的有机漂洗剂
“脂肪的鉴定”实验中，苏丹Ⅲ是弱酸性染料，易溶于体积分数为50%酒精中。花生子叶薄切片用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液染色后，用50%的酒精洗去浮色，以便观察。
2.3 70%～75%酒精的使用：灭菌消毒效果好
酒精是常用的外用消毒药，常用于皮肤创伤清洗、注射、输血、抽血及手术前皮肤的消毒等。体积分数为70%～75%的酒精杀菌作用最强。酒精有很强的吸水力，能使菌体蛋白质脱水、变性、沉淀。菌体蛋白质是细菌的主要成分，一旦被破坏，细菌就失去了活力，从而达到杀灭细菌的目的。酒精的浓度低于70%时，渗透性降低，达不到灭菌消毒的目的。高于体积分数为75%的酒精与细菌接触时，就可能使得菌体表面迅速凝固，形成一层薄膜，阻止了酒精继续向菌体内部渗透，等到条件适宜，薄膜内的细胞可能将薄膜冲破而重新复活，消毒杀菌的效果差。
必修三中“土壤中小动物类群丰富度的研究”，采集的小动物可以放在70%的酒精中保存，起防腐作用。选修一中“果酒和果醋的制作”，发酵瓶的消毒；“微生物的实验室培养”操作者双手的消毒，涂布器末端要浸在70%的酒精中；“菊花的组织培养”，外植体要放在70%的酒精中，摇动2～3次，持续6～7 s后，立即取出在无菌水中清洗，并且可用浓度酒精对工作台进行消毒；“月季花的花药培养”，先将花蕾用70%的酒精浸泡大约30 s，立即取出在无菌水中清洗。
2.4 95%酒精的使用：细胞固定剂或溶剂
该浓度的酒精主要用作溶剂及细胞的固定。“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验，解离液（质量分数15%的盐酸和体积分数95%的酒精1∶1混合）中的盐酸能够使植物细胞壁软化，并使细胞间的中胶层物质溶解，从而达到分离细胞的目的。酒精的作用是固定蛋白质，使细胞的原生质凝固，不发生变化，固定细胞的分裂相。酒精常常与其他试剂混合成复合固定剂。
2.5 无水酒精的使用：有机溶剂，侧重溶解与萃取
无水酒精主要用作有机溶剂。“绿叶中色素的提取和分离”，用无水酒精提取绿叶中的色素；“植物芳香油的提取”中，用精制的无水酒精萃取芳香油；“低温诱导植物染色体数目的变化”和“月季花的花药培养”实验，都用到卡诺氏固定液，其配方是：无水酒精3份、冰醋酸1份；或无水酒精6份、氯仿3份、冰醋酸1份。卡诺氏液适用于一般植物组织和细胞的固定，常用于根尖、花药压片及子房石蜡切片等，有极快的渗透力。根尖材料在卡诺氏液中固定15～20 min即可，花药则需1 h左右，固定后用95%酒精冲洗至不含冰醋酸为止。如果材料立即使用，需转入体积分数为70%酒精中保存。
固定液的重要特性是能迅速穿透细胞，将其固定并维持染色体结构的完整性，还要能够增强染色体的嗜碱性，达到优良染色效果。实验室若无无水酒精，可用95%的酒精加入适量无水碳酸钙以除去酒精中的水。
酒精是生物实验常见产物和常用试剂。只有全面理解其作用，才能在实验中更好地发挥其效用。