“观察小鱼尾鳍的血液流动”实验的改进与教学实施

2019-10-31 08:35陈月艳赵晓刚
生物学通报 2019年1期
关键词:尾鳍斑马鱼小鱼

高 露 雷 明 陈月艳 赵晓刚

(北京市第四中学 北京 100034)

“观察小鱼尾鳍的血液流动”是北师大版《生物学》(7年级)“血液循环”中的重要实验内容。通过该活动,旨在使学生在学习了心脏的结构和功能、血管的分类和特点知识的基础上,能直观观察到血液在血管中的流动现象,认识在不同血管中血流的方向、速度等特点,为进一步学习理解血液循环途径奠定基础。但是,教材中有关该实验活动的材料具有一定的不足,难以充分实现教学目标。笔者尝试探索以斑马鱼为实验材料,带领学生进行斑马鱼胚胎全身血管和血流的观察。观察效果非常好,提高了实验教学效率。

1 教材中“观察小鱼尾鳍的血液流动”实验教学面临的问题

教师按照北师大版《生物学》(7年级)教材中“观察小鱼尾鳍的血液流动”的实验指导,以普通小金鱼为实验材料组织实验教学,面临如下问题:

1)观察时,将小鱼从水中取出,置于较干燥的环境中,虽有湿布覆盖,但小鱼会因缺氧而不停地摆动,影响实验观察效果;同时,学生能感受到小鱼因缺氧而挣扎的痛苦,实验过程中一直担心小鱼在空气中停留的时间太长,希望尽快将小鱼放回鱼缸中,导致无法专心进行细致的观察。

2)鱼体较大,学生很难自己将鱼尾摆放到显微镜下合适的位置,操作较不方便。

3)按照教材的要求,选择了尾鳍色素较少的鱼类,但仍然有色素的干扰,学生需要较长时间寻找血管、观察血流方向。

以上问题导致学生观察时间长,但观察效果差,课堂教学效率低。

2 以斑马鱼代替普通小金鱼作为实验观察材料

2.1 实验材料及优点 斑马鱼(Danio rerio),属硬骨鱼类,辐鳍鱼纲(Actinopterygii),鲤形目(Cypriniformes),鲤科(Cyprinidae),鲐属(Danio)[1]。

斑马鱼对水质要求不高,非常容易饲养。3个月性成熟,每隔1周即可产1次卵,一对每次可产几百枚卵,卵子体外受精后体外发育,众多胚胎发育同步且速度快,受精后24h 即可发育成型,产生血液,受精后的第2~6天血液最明显。因此,教学中容易获得观察材料,具有可行性。

斑马鱼体型纤细,成体长约5cm(图1,本文附图见封二),胚胎幼体通体透明(图2、图3),第3天后开始出现少许斑点,可用色素抑制剂抑制斑点产生。显微镜下可直接观察到其体内的心脏和大血管,且其血液循环路径非常简单。

2.2 药品配制和处理方法

2.2.1 药品配置 PTU 色素抑制剂存储液配方:将PTU(PTU:1-Phenyl-2-thiourea,1-苯基-2-硫服,厂家:Sigma 货号:P7629)粉末1.125g,溶于1L Holt 溶液中作为存储液[8](注意:PTU为有毒试剂,需戴手套和口罩在通风橱中配制)。

表1 Holt 溶液1L 配方

2.2.2 处理和观察方法

1)受精后的斑马鱼胚胎,培养在25mL Holt溶液中(Holt 溶液配方如表1),恒温28℃。前2天每天换培养液2次,之后每天换液1次(换液时弃掉死亡的胚胎)。

2)从受精后24h 开始对胚胎去色素,方法是在每25mL Holt 培养液中加入1mL PTU 存储液,保持其通体透明。每天换液时都按此量加入色素抑制剂。胚胎发育至第2~6天(图4)即可进行观察。

3)观察前5~10min 加入麻醉药Tricaine,将受精后第2~6天并已去色素的斑马鱼胚胎麻醉,此时心率和血流速度略有减缓,便于观察。

Tricaine麻药的配制方法: 将400mg Tricaine粉末(厂家:Sigma ,货号:A5040)溶于100mL Holt溶液,即为Tricaine 麻药存储液。使用时,将1mL Tricaine 麻药存储液溶于25mL 的Holt 培养液中即可[8]。实验教师可统一对所有斑马鱼胚胎进行去色素处理和麻醉处理。

4)用吸管吸取麻醉后的斑马鱼,放入凹槽载玻片的凹槽内,并使鱼体能保持在液体中平放(图4)。

5)在低倍显微镜下观察血管中的血流情况。

3 改进后实验的优势

1)降低实验成本。原观察小鱼尾鳍的实验,需要寻找尾部色素相对较少的观赏鱼类作为观察材料,每条鱼约需要花费10元钱,每次观察后需要养殖直至全年级所有班级完成实验,实验成本较高。斑马鱼价格便宜(网购价格约1元/条),易于养殖,一对一次产卵即可获得几百枚胚胎,第2~6天的幼体即可用于观察,可满足整个年级学生的实验需求。

2)实验操作方便。学生用胶头滴管即可吸取1~2条斑马鱼置于凹槽载玻片中,发育第2~6天的斑马鱼幼体长约3mm,在低倍镜下一个视野中即可看到完整鱼体,避免了之前实验需要花费较长时间在镜下寻找尾鳍的问题,学生用低倍镜即可观察鱼体全身血流,再换用高倍镜可观察细节。学生能有更多有效的观察时间。

3)观察效果好。学生能同时观察到心脏泵血现象、血液流出和流入心脏的过程,观察对象不仅限于毛细血管,而是对动脉、静脉和毛细血管进行整体观察并进行直观的辨别判断,例如可根据血液流出或流入心脏辨析动脉和静脉,通过比较并行同级的动、静脉管腔直径和血流速度认识动、静脉的特点。学生还可清晰地观察到连接动、静脉的毛细血管(尤其是节间血管ISV)中扁平状血细胞单个通过(图5)。

4)优化实验教学设计,提高实验课堂教学效率。以斑马鱼胚胎为材料,学生能直接观察到包括心脏(图6)、动脉、静脉、毛细血管(图7)等结构,观察在约10min 内即可完成。

猜你喜欢
尾鳍斑马鱼小鱼
可变面积仿生尾鳍设计及推力分析
小斑马鱼历险记
塘养建鲤背鳍、尾鳍和腹鳍指数的线性体重表征
基于直线型内摆线尾鳍摆进装置自主推进性能实验研究
小鱼
小鱼
瓜蒌不同部位对斑马鱼促血管生成及心脏保护作用
小鱼
油红O染色在斑马鱼体内脂质染色中的应用
多尾鳍仿生航行器推进性能的三维数值研究