生物對(duì)外界刺激都能做出反應(yīng)研究外界環(huán)境對(duì)草履蟲的生活影響

【專家解說】：　　【實(shí)驗(yàn)二】 探究草履蟲對(duì)刺激的反應(yīng) 　　(一)教學(xué)目的 　　1.通過實(shí)驗(yàn)探究草履蟲對(duì)有利刺激和有害刺激能否作出不同反應(yīng)。 　　2.初步學(xué)會(huì)根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)作出假設(shè)，制定可行的實(shí)驗(yàn)方案并付諸實(shí)施，以及記錄、分析和整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 　　(二)重點(diǎn)和難點(diǎn) 　　1.教學(xué)重點(diǎn)探究方案的制定、實(shí)施和結(jié)果的分析。 　　2.教學(xué)難點(diǎn)作出假設(shè)和科學(xué)地制訂探究方案。 　　(三)教學(xué)建議 　　引導(dǎo)學(xué)生完成本探究，需要注意以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。 　　1.作出假設(shè)，需要已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)作為背景。教師可以應(yīng)用教科書上的資料，也可以啟發(fā)學(xué)生思考生物對(duì)刺激作出反應(yīng)的各種情況，經(jīng)概括而提出本探究的假設(shè)。 　　2.制定并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，不應(yīng)一開始就按照教科書上的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)“照方抓藥”，可以啟發(fā)學(xué)生圍繞著“給草履蟲什么樣的刺激?”“怎樣做才能既刺激它又不傷害它?”“如何觀察和比較草履蟲對(duì)不同刺激的反應(yīng)?”“要不要有對(duì)照實(shí)驗(yàn)?”等問題展開討論，再讓學(xué)生參照教科書的方案制定和實(shí)施自己的探究方案。 　　3.本實(shí)驗(yàn)各步驟的要求和方法并不復(fù)雜，但要求操作細(xì)心，觀察細(xì)致，也就是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 　　4.應(yīng)該在完成討論題的基礎(chǔ)上，再寫出探究報(bào)告。因此，探究報(bào)告可以作為課后作業(yè)。由于各種因素的影響，探究結(jié)果可能會(huì)與預(yù)期有距離，這不要緊，恰恰可以在反思總結(jié)的過程中，發(fā)展學(xué)生分析和解決問題的能力。對(duì)有興趣的學(xué)生，可以提供課后重復(fù)實(shí)驗(yàn)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的條件，幫助他們完成進(jìn)一步的探究。 　　五、參考答案 　　動(dòng)動(dòng)腦 　　這是因?yàn)椴萋南x具有動(dòng)物所共有的特征。1.細(xì)胞膜外面沒有細(xì)胞壁。2.能夠自由運(yùn)動(dòng)。3.身體內(nèi)沒有葉綠素，不能自己制造有機(jī)物，要以現(xiàn)成的有機(jī)物為食物。4.對(duì)外界刺激的反應(yīng)靈敏。 　　《實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)》 　　識(shí)圖填充題 　　①收集管；②伸縮泡；③口溝；④細(xì)胞核；⑤細(xì)胞質(zhì)；⑥纖毛；⑦表膜；⑧食物泡； 　?、岚?。 　　《供學(xué)生選做的練習(xí)題》 　　三、分析說明題 　　(←—)放食鹽 (←—)放冰塊 (—→)放肉汁 　　結(jié)論：食鹽和冰塊是不利的刺激，草履蟲對(duì)此產(chǎn)生逃避反應(yīng)。肉汁是有利的刺激，草履蟲能夠趨向有利的刺激。說明草履蟲對(duì)外界不同的刺激能夠產(chǎn)生不同的反應(yīng)。 　　四、填表 　　植物 　　動(dòng)物 　　有細(xì)胞壁 　　一般不能自由運(yùn)動(dòng) 　　有葉綠素，能進(jìn)行光合作用，自己制造有機(jī)物 　　對(duì)外界刺激的反應(yīng)不靈敏 沒有細(xì)胞壁 　　一般能夠自由運(yùn)動(dòng) 　　沒有葉綠素，不能自己制造有機(jī)物，以現(xiàn)成的有機(jī)物為食物 　　對(duì)外界刺激的反應(yīng)靈敏 　　六、參考資料 　　草履蟲的分離法 從河溝或池塘中采到的水里，含有各種微小生物，要想從中獲得草履蟲，就應(yīng)將它從微小生物中分離出來。常用的分離方法是牛肉汁法，這種方法簡(jiǎn)便易行，效果也好。 　　牛肉汁制法：將牛肉和水按1∶2的質(zhì)量比配好，上鍋蒸熟，冷卻后將肉湯取出，即為牛肉汁。貯存?zhèn)溆谩? 　　分離法操作步驟如下：取潔凈的載玻片一片，置于顯微鏡的載物臺(tái)上，平放好后，在一端滴上一滴牛肉汁，在另一端滴上采集來的水(請(qǐng)注意要各用一支滴管)，兩滴間距離要近些。然后用解剖針從牛肉汁滴中劃出，連到水滴止，這樣在兩滴間便形成一個(gè)牛肉汁做成的通道。 　　由于草履蟲對(duì)牛肉汁的反應(yīng)比其他微小生物更為敏感，所以它們便先經(jīng)過通道聚集到牛肉汁中?？捎玫捅剁R監(jiān)測(cè)通道內(nèi)的微小生物的種類，一旦發(fā)現(xiàn)其他微小生物開始進(jìn)入通道，即用吸水紙將這條通道截?cái)?。這樣，草履蟲便被分離出來了。 　　表膜 草履蟲的表膜在身體表面，由三層單位膜所構(gòu)成。最外面的一層為質(zhì)膜，它在體表和纖毛表面是連續(xù)的。中間一層膜和最里邊的一層膜形成按一定規(guī)律排列的腎形表膜泡。這種表膜泡有加強(qiáng)表膜硬度的作用，但不會(huì)對(duì)草履蟲的局部彎曲運(yùn)動(dòng)造成影響(圖1)。 　　胞肛 胞肛是草履蟲排出不能消化的食物殘?jiān)S便的一個(gè)永久性的具有一定結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器。它的位置一般在身體腹面，口溝后下方。由肛圍及胞肛開口構(gòu)成(圖2)。胞肛平時(shí)不易見到，因?yàn)樗偺幵陉P(guān)閉狀態(tài)，只是在排出糞便時(shí)，才能看到。 　　伸縮泡與收集管 在草履蟲的內(nèi)質(zhì)和外質(zhì)之間有兩個(gè)伸縮泡，一個(gè)位于身體前1/3處，另一個(gè)位于身體后1/3處。每個(gè)伸縮泡向其周圍的細(xì)胞質(zhì)中呈放射狀地伸出幾個(gè)收集管。在電子顯微鏡下觀察時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，收集管的端部與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分出的分支小管連通(圖3)，在伸縮泡上及收集管上都分布有成束的收縮纖維(又稱收縮絲)，當(dāng)收縮纖維收縮時(shí)，便可將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)收集到的體內(nèi)過剩的水分(也包含著少量的氨、尿素等代謝廢物)排入收集管，再注入伸縮泡，最后通過固定在體表上的開孔——表膜小孔(又稱排泄孔)排出體外(圖4)。位于身體前、后部的兩個(gè)伸縮泡和收集管，總是在交替地進(jìn)行收縮，以調(diào)節(jié)體內(nèi)水分的平衡。 　　圖3 草履蟲伸縮泡、收集管與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間的關(guān)系示意圖 　　圖4 草履蟲伸縮泡的微細(xì)結(jié)構(gòu) 　　草履蟲的營(yíng)養(yǎng) 在草履蟲身體前端1/3處的一側(cè)，有一條具有纖毛的深溝，斜著伸向身體中部，這條縱溝稱為口溝。口溝的深處是一個(gè)橢圓形的胞口，下接略彎成管狀的胞咽。由于口溝中的纖毛有力地?cái)[動(dòng)，而把帶有食物顆粒的水流引入口溝，在胞咽末端形成一個(gè)小泡，當(dāng)小泡脹大到一定程度時(shí)，就落入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，成為食物泡。食物泡隨著細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，而在體內(nèi)沿一定的方向運(yùn)行。開始時(shí)，食物泡先向身體后端移動(dòng)，接著向身體前端移動(dòng)，再轉(zhuǎn)向后端。食物泡在體內(nèi)移動(dòng)時(shí)，由于酶的作用，泡內(nèi)的食物不斷地進(jìn)行消化，已經(jīng)消化的養(yǎng)料被細(xì)胞質(zhì)所吸收。不能消化的食物殘?jiān)?，?jīng)身體后端的胞肛排出體外。 　　草履蟲的呼吸 生活在水域環(huán)境中的草履蟲與外界交換氣體時(shí)，是通過整個(gè)身體表膜進(jìn)行的，它從水中獲得氧并把二氧化碳排到水中。在進(jìn)行呼吸作用的過程中除產(chǎn)生二氧化碳外，還有其他的含氮廢物，如氨(NH3)等也通過表膜排出(圖5)。 　　草履蟲的生殖 草履蟲體內(nèi)的大核與營(yíng)養(yǎng)代謝有關(guān)，小核與生殖、遺傳有關(guān)。草履蟲的無性生殖為橫二分裂法。成熟個(gè)體在分裂時(shí)，首先在蟲體中部變粗，小核開始進(jìn)行有絲分裂，大核進(jìn)行無絲分裂。大小核分裂開的兩部分分別移向兩端，身體在中部橫縊，最后斷裂為二。在每個(gè)新個(gè)體中，除各有一個(gè)大核和一個(gè)小核外，還保留母體中的一個(gè)伸縮泡，并新形成一個(gè)伸縮泡。但是，胞口和胞咽不發(fā)生分裂，而是在子體中形成新的胞口和胞咽。在適宜的條件下，草履蟲一般在兩小時(shí)內(nèi)完成一次分裂(圖6)。 　　草履蟲無性生殖的觀察 用5 g萵苣葉加100 mL水，煮沸5 min，冷卻后取其汁液與等量的稻草液混合。用吸管從草履蟲培養(yǎng)液中吸取草履蟲，接種到萵苣稻草培養(yǎng)液中，放到燈光下培養(yǎng)，使水溫保持在20 ℃左右，約6 h后，就會(huì)有草履蟲分裂個(gè)體出現(xiàn)，8～10 h后分裂比較旺盛。此時(shí)吸一滴培養(yǎng)液，制作裝片，放在顯微鏡下觀察，可以看見分裂的個(gè)體。加一滴醋酸洋紅染色后，可看到細(xì)胞核分裂的情況。但用萵苣稻草液培養(yǎng)24 h后，草履蟲分裂的個(gè)體就減少了。 　　草履蟲應(yīng)激性實(shí)驗(yàn)的一種做法 在草履蟲培養(yǎng)液滴的一側(cè)放食鹽粒時(shí)，適當(dāng)?shù)氖雏}量往往不易掌握，放多了會(huì)殺死草履蟲，放少了效果又不明顯。為了較好地解決這一難題，有的教師在實(shí)踐中摸索出一種放棉纖維的辦法。即在放鹽粒的一側(cè)，先放一根棉纖維，然后在棉纖維外面再放食鹽粒。由于棉纖維的阻隔作用，食鹽溶液會(huì)緩慢地?cái)U(kuò)散，逐漸滲入培養(yǎng)液中，這樣對(duì)草履蟲所產(chǎn)生的刺激作用，是逐漸加大的，草履蟲便會(huì)一個(gè)個(gè)地向清水滴一側(cè)游去，實(shí)驗(yàn)效果很明顯(圖7)。 　　草履蟲的分類 草履蟲屬于纖毛綱，膜口目，草履蟲科。世界上已經(jīng)報(bào)導(dǎo)過的草履蟲有22種。我國(guó)常見種至少有下述幾種。 　　1.大草履蟲 又叫尾草履蟲，長(zhǎng)180～280 μm，后端圓錐形，錐頂角度為45°～60°。兩個(gè)伸縮泡均有收集管。有小核一個(gè)，致密型，橢圓形。生活在有機(jī)質(zhì)較多的死水或緩流中。 　　2.雙小核草履蟲 長(zhǎng)80～170 μm，形似尾草履蟲，但后部較前部更寬，后端錐形，頂角近90°。有伸縮泡兩個(gè)，收集管較短。有兩個(gè)小核，很小，泡型。生活環(huán)境和尾草履蟲相同(圖8)。 　　3.多小核草履蟲 長(zhǎng)180～310 μm，形似尾草履蟲，有時(shí)有三個(gè)伸縮泡。小核泡型，有3～12個(gè)。生活環(huán)境和尾草履蟲相同(圖9)。 　　4.綠草履蟲 體長(zhǎng)80～150 μm。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有綠藻共生，在見光處培養(yǎng)后通體呈綠色。小核一個(gè)，致密型。生活在清水池塘。 　　原生動(dòng)物的分布 原生動(dòng)物的分布很廣，在海水中生活的有夜光蟲、有孔蟲、放射蟲等，在淡水中生活的有草履蟲、變形蟲、太陽(yáng)蟲等，在潮濕的土壤中生活的有表殼蟲，寄生在人體內(nèi)的有痢疾內(nèi)變形蟲、瘧原蟲等。 　　原生動(dòng)物與人類的關(guān)系 原生動(dòng)物不僅在研究動(dòng)物的進(jìn)化方面有重要的作用，而且與人類生活和生產(chǎn)的關(guān)系也比較密切。原生動(dòng)物是蛭、蚶、蟹、蝦、黃魚、鯽魚的餌料，幼魚大多是依靠自由生活的原生動(dòng)物作為食物的。生活在水中的原生動(dòng)物，它們對(duì)生活環(huán)境有不同的要求：綠眼蟲、草履蟲、腎形蟲常生活在含有大量有機(jī)物的污水中；衣滴蟲、太陽(yáng)蟲、喇叭蟲則常生活在氧充足的清水中。因此，原生動(dòng)物可以用來作為判定水的污染程度的指示動(dòng)物。此外，原生動(dòng)物中的不少種類，是其他動(dòng)物及人類疾病的病原蟲，直接或間接地影響?zhàn)B殖業(yè)的發(fā)展和人體的健康。 　　原生動(dòng)物門的分類 全世界已知的原生動(dòng)物約有三萬(wàn)種，根據(jù)它們的運(yùn)動(dòng)器的不同，可以分為如下幾個(gè)主要的綱(現(xiàn)在也有的學(xué)者把它們分成不同的動(dòng)物門)。 　　1.鞭毛蟲綱 身體上有一根或幾根鞭毛作為運(yùn)動(dòng)器，如眼蟲、衣滴蟲。 　　2.肉足綱 身體上有各種形式的偽足作為運(yùn)動(dòng)器，如變形蟲、太陽(yáng)蟲。 　　3.孢子蟲綱 全部營(yíng)寄生生活，沒有運(yùn)動(dòng)器，如瘧原蟲、痢疾內(nèi)變形蟲、艾美球蟲。 　　4.纖毛蟲綱 身體上有纖毛作為運(yùn)動(dòng)器，如草履蟲、喇叭蟲、小瓜蟲、鐘蟲。 　　瘧原蟲 由瘧原蟲寄生所引起的病，通常稱瘧疾。患者出現(xiàn)周期性的發(fā)冷和發(fā)熱，俗稱打擺子。在我國(guó)流行的瘧疾主要有間日瘧、三日瘧和惡性瘧。間日瘧在東北、華北、西北、華南等地區(qū)較多。間日瘧原蟲寄生在人體后，可使病人產(chǎn)生隔日(48 h)發(fā)冷發(fā)熱一次的間日瘧。間日瘧原蟲有兩個(gè)寄主：一個(gè)是人體，寄生在人的肝臟內(nèi)皮細(xì)胞和紅細(xì)胞內(nèi)；另一個(gè)是按蚊，寄生在按蚊的消化道內(nèi)。人體感染的間日瘧原蟲是由雌按蚊傳播的。寄生在人體的瘧原蟲，能大量破壞紅細(xì)胞，使每立方毫米的血液內(nèi)的紅細(xì)胞，由450萬(wàn)～500萬(wàn)個(gè)減少到400萬(wàn)～100萬(wàn)個(gè)。因此，血液中的血紅蛋白就嚴(yán)重減少而使病人貧血。此外，由于病人的紅細(xì)胞常有堆積現(xiàn)象，被白細(xì)胞吞食或溶解，以及肝功能受損，不能綜合鐵質(zhì)等原因，也能造成病人貧血。間日瘧原蟲還能刺激網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)，使結(jié)締組織增生，形成肝、脾腫大。近年來發(fā)現(xiàn)，瘧原蟲還能損傷腦組織，例如人感染瘧原蟲后，紅細(xì)胞堆積在人腦內(nèi)的毛細(xì)血管中，會(huì)發(fā)生機(jī)械性堵塞而形成血栓，給人們的健康帶來?yè)p害，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐伤劳觥? 　　太陽(yáng)蟲 太陽(yáng)蟲屬于原生動(dòng)物門，肉足綱。太陽(yáng)蟲生活在淡水中，身體呈球形，細(xì)胞質(zhì)呈泡沫狀，偽足細(xì)長(zhǎng)，在偽足中央生有富于彈性的軸絲，這種偽足形狀較固定，稱軸偽足。軸偽足從球形身體周圍伸出，較長(zhǎng)，有利于增加身體的浮力，適于過漂浮生活。太陽(yáng)蟲是魚類的餌料。 　　喇叭蟲 喇叭蟲屬于原生動(dòng)物門，纖毛蟲綱。是一種大型的纖毛蟲，身體呈喇叭狀，附著在池塘和緩慢流動(dòng)的小溪中的水草上。在喇叭口內(nèi)具有胞口，全身有規(guī)律的長(zhǎng)著纖毛，它們不停地依次打動(dòng)周圍的水，使水按一定方式流動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，最終到達(dá)胞口所在的地方。這時(shí)隨水流而來的細(xì)菌就被帶進(jìn)口中。喇叭蟲也能收縮，它可以縮短到體長(zhǎng)的1/4，這種收縮很快，不僅是柄而且整個(gè)身體都在收縮。 　　鐘蟲 鐘蟲屬于原生動(dòng)物門，纖毛蟲綱。鐘蟲生活在淡水中，是一種有柄的纖毛蟲，它用長(zhǎng)柄附著在植物上，成排的纖毛由胞口向外盤旋，胞口位于深凹處的底部，它借助纖毛的活動(dòng)，從持續(xù)流動(dòng)的水流中捕獲細(xì)菌為食。當(dāng)它受到振動(dòng)或被觸動(dòng)時(shí)，能夠突然把柄縮短并盤卷成為一個(gè)緊密的螺旋來迅速地收縮全身，這是一種逃避敵害和危險(xiǎn)的有效措施。當(dāng)危險(xiǎn)過去后，它便緩慢地伸長(zhǎng)其柄，并輕輕地?fù)u動(dòng)著，一切就又都恢復(fù)了常態(tài)。 　　小瓜蟲 小瓜蟲屬于原生動(dòng)物門，纖毛蟲綱。小瓜蟲的身體呈圓球形，全身長(zhǎng)滿縱行排列的纖毛，在身體前端有一個(gè)胞口和一個(gè)呈馬蹄形的大細(xì)胞核。小瓜蟲寄生在魚類的皮膚下層、鰓、鰭等處，形成一些白色的小斑點(diǎn)，稱做小瓜蟲病或魚斑病。這種病傳染迅速，能引起幼魚大量死亡。