【专家解说】： 【实验二】 探究草履虫对刺激的反应
(一)教学目的
1.通过实验探究草履虫对有利刺激和有害刺激能否作出不同反应。
2.初步学会根据已有的知识和经验作出假设，制定可行的实验方案并付诸实施，以及记录、分析和整理实验结果。
(二)重点和难点
1.教学重点探究方案的制定、实施和结果的分析。
2.教学难点作出假设和科学地制订探究方案。
(三)教学建议
引导学生完成本探究，需要注意以下几个环节。
1.作出假设，需要已有的知识和经验作为背景。教师可以应用教科书上的资料，也可以启发学生思考生物对刺激作出反应的各种情况，经概括而提出本探究的假设。
2.制定并实施实验方案时，不应一开始就按照教科书上的实验指导“照方抓药”，可以启发学生围绕着“给草履虫什么样的刺激?”“怎样做才能既刺激它又不伤害它?”“如何观察和比较草履虫对不同刺激的反应?”“要不要有对照实验?”等问题展开讨论，再让学生参照教科书的方案制定和实施自己的探究方案。
3.本实验各步骤的要求和方法并不复杂，但要求操作细心，观察细致，也就是培养学生严谨的科学态度。
4.应该在完成讨论题的基础上，再写出探究报告。因此，探究报告可以作为课后作业。由于各种因素的影响，探究结果可能会与预期有距离，这不要紧，恰恰可以在反思总结的过程中，发展学生分析和解决问题的能力。对有兴趣的学生，可以提供课后重复实验或改进实验的条件，帮助他们完成进一步的探究。
五、参考答案
动动脑
这是因为草履虫具有动物所共有的特征。1.细胞膜外面没有细胞壁。2.能够自由运动。3.身体内没有叶绿素，不能自己制造有机物，要以现成的有机物为食物。4.对外界刺激的反应灵敏。
《实验报告册》
识图填充题
①收集管；②伸缩泡；③口沟；④细胞核；⑤细胞质；⑥纤毛；⑦表膜；⑧食物泡；
⑨胞肛。
《供学生选做的练习题》
三、分析说明题
(←—)放食盐 (←—)放冰块 (—→)放肉汁
结论：食盐和冰块是不利的刺激，草履虫对此产生逃避反应。肉汁是有利的刺激，草履虫能够趋向有利的刺激。说明草履虫对外界不同的刺激能够产生不同的反应。
四、填表
植物
动物
有细胞壁
一般不能自由运动
有叶绿素，能进行光合作用，自己制造有机物
对外界刺激的反应不灵敏 没有细胞壁
一般能够自由运动
没有叶绿素，不能自己制造有机物，以现成的有机物为食物
对外界刺激的反应灵敏
六、参考资料
草履虫的分离法 从河沟或池塘中采到的水里，含有各种微小生物，要想从中获得草履虫，就应将它从微小生物中分离出来。常用的分离方法是牛肉汁法，这种方法简便易行，效果也好。
牛肉汁制法：将牛肉和水按1∶2的质量比配好，上锅蒸熟，冷却后将肉汤取出，即为牛肉汁。贮存备用。
分离法操作步骤如下：取洁净的载玻片一片，置于显微镜的载物台上，平放好后，在一端滴上一滴牛肉汁，在另一端滴上采集来的水(请注意要各用一支滴管)，两滴间距离要近些。然后用解剖针从牛肉汁滴中划出，连到水滴止，这样在两滴间便形成一个牛肉汁做成的通道。
由于草履虫对牛肉汁的反应比其他微小生物更为敏感，所以它们便先经过通道聚集到牛肉汁中。可用低倍镜监测通道内的微小生物的种类，一旦发现其他微小生物开始进入通道，即用吸水纸将这条通道截断。这样，草履虫便被分离出来了。
表膜 草履虫的表膜在身体表面，由三层单位膜所构成。最外面的一层为质膜，它在体表和纤毛表面是连续的。中间一层膜和最里边的一层膜形成按一定规律排列的肾形表膜泡。这种表膜泡有加强表膜硬度的作用，但不会对草履虫的局部弯曲运动造成影响(图1)。
胞肛 胞肛是草履虫排出不能消化的食物残渣——粪便的一个永久性的具有一定结构的细胞器。它的位置一般在身体腹面，口沟后下方。由肛围及胞肛开口构成(图2)。胞肛平时不易见到，因为它总处在关闭状态，只是在排出粪便时，才能看到。
伸缩泡与收集管 在草履虫的内质和外质之间有两个伸缩泡，一个位于身体前1/3处，另一个位于身体后1/3处。每个伸缩泡向其周围的细胞质中呈放射状地伸出几个收集管。在电子显微镜下观察时可以发现，收集管的端部与内质网分出的分支小管连通(图3)，在伸缩泡上及收集管上都分布有成束的收缩纤维(又称收缩丝)，当收缩纤维收缩时，便可将内质网收集到的体内过剩的水分(也包含着少量的氨、尿素等代谢废物)排入收集管，再注入伸缩泡，最后通过固定在体表上的开孔——表膜小孔(又称排泄孔)排出体外(图4)。位于身体前、后部的两个伸缩泡和收集管，总是在交替地进行收缩，以调节体内水分的平衡。
图3 草履虫伸缩泡、收集管与内质网间的关系示意图
图4 草履虫伸缩泡的微细结构
草履虫的营养 在草履虫身体前端1/3处的一侧，有一条具有纤毛的深沟，斜着伸向身体中部，这条纵沟称为口沟。口沟的深处是一个椭圆形的胞口，下接略弯成管状的胞咽。由于口沟中的纤毛有力地摆动，而把带有食物颗粒的水流引入口沟，在胞咽末端形成一个小泡，当小泡胀大到一定程度时，就落入细胞质内，成为食物泡。食物泡随着细胞质的流动，而在体内沿一定的方向运行。开始时，食物泡先向身体后端移动，接着向身体前端移动，再转向后端。食物泡在体内移动时，由于酶的作用，泡内的食物不断地进行消化，已经消化的养料被细胞质所吸收。不能消化的食物残渣，经身体后端的胞肛排出体外。
草履虫的呼吸 生活在水域环境中的草履虫与外界交换气体时，是通过整个身体表膜进行的，它从水中获得氧并把二氧化碳排到水中。在进行呼吸作用的过程中除产生二氧化碳外，还有其他的含氮废物，如氨(NH3)等也通过表膜排出(图5)。
草履虫的生殖 草履虫体内的大核与营养代谢有关，小核与生殖、遗传有关。草履虫的无性生殖为横二分裂法。成熟个体在分裂时，首先在虫体中部变粗，小核开始进行有丝分裂，大核进行无丝分裂。大小核分裂开的两部分分别移向两端，身体在中部横缢，最后断裂为二。在每个新个体中，除各有一个大核和一个小核外，还保留母体中的一个伸缩泡，并新形成一个伸缩泡。但是，胞口和胞咽不发生分裂，而是在子体中形成新的胞口和胞咽。在适宜的条件下，草履虫一般在两小时内完成一次分裂(图6)。
草履虫无性生殖的观察 用5 g莴苣叶加100 mL水，煮沸5 min，冷却后取其汁液与等量的稻草液混合。用吸管从草履虫培养液中吸取草履虫，接种到莴苣稻草培养液中，放到灯光下培养，使水温保持在20 ℃左右，约6 h后，就会有草履虫分裂个体出现，8～10 h后分裂比较旺盛。此时吸一滴培养液，制作装片，放在显微镜下观察，可以看见分裂的个体。加一滴醋酸洋红染色后，可看到细胞核分裂的情况。但用莴苣稻草液培养24 h后，草履虫分裂的个体就减少了。
草履虫应激性实验的一种做法 在草履虫培养液滴的一侧放食盐粒时，适当的食盐量往往不易掌握，放多了会杀死草履虫，放少了效果又不明显。为了较好地解决这一难题，有的教师在实践中摸索出一种放棉纤维的办法。即在放盐粒的一侧，先放一根棉纤维，然后在棉纤维外面再放食盐粒。由于棉纤维的阻隔作用，食盐溶液会缓慢地扩散，逐渐渗入培养液中，这样对草履虫所产生的刺激作用，是逐渐加大的，草履虫便会一个个地向清水滴一侧游去，实验效果很明显(图7)。
草履虫的分类 草履虫属于纤毛纲，膜口目，草履虫科。世界上已经报导过的草履虫有22种。我国常见种至少有下述几种。
1.大草履虫 又叫尾草履虫，长180～280 μm，后端圆锥形，锥顶角度为45°～60°。两个伸缩泡均有收集管。有小核一个，致密型，椭圆形。生活在有机质较多的死水或缓流中。
2.双小核草履虫 长80～170 μm，形似尾草履虫，但后部较前部更宽，后端锥形，顶角近90°。有伸缩泡两个，收集管较短。有两个小核，很小，泡型。生活环境和尾草履虫相同(图8)。
3.多小核草履虫 长180～310 μm，形似尾草履虫，有时有三个伸缩泡。小核泡型，有3～12个。生活环境和尾草履虫相同(图9)。
4.绿草履虫 体长80～150 μm。细胞质内有绿藻共生，在见光处培养后通体呈绿色。小核一个，致密型。生活在清水池塘。
原生动物的分布 原生动物的分布很广，在海水中生活的有夜光虫、有孔虫、放射虫等，在淡水中生活的有草履虫、变形虫、太阳虫等，在潮湿的土壤中生活的有表壳虫，寄生在人体内的有痢疾内变形虫、疟原虫等。
原生动物与人类的关系 原生动物不仅在研究动物的进化方面有重要的作用，而且与人类生活和生产的关系也比较密切。原生动物是蛭、蚶、蟹、虾、黄鱼、鲫鱼的饵料，幼鱼大多是依靠自由生活的原生动物作为食物的。生活在水中的原生动物，它们对生活环境有不同的要求：绿眼虫、草履虫、肾形虫常生活在含有大量有机物的污水中；衣滴虫、太阳虫、喇叭虫则常生活在氧充足的清水中。因此，原生动物可以用来作为判定水的污染程度的指示动物。此外，原生动物中的不少种类，是其他动物及人类疾病的病原虫，直接或间接地影响养殖业的发展和人体的健康。
原生动物门的分类 全世界已知的原生动物约有三万种，根据它们的运动器的不同，可以分为如下几个主要的纲(现在也有的学者把它们分成不同的动物门)。
1.鞭毛虫纲 身体上有一根或几根鞭毛作为运动器，如眼虫、衣滴虫。
2.肉足纲 身体上有各种形式的伪足作为运动器，如变形虫、太阳虫。
3.孢子虫纲 全部营寄生生活，没有运动器，如疟原虫、痢疾内变形虫、艾美球虫。
4.纤毛虫纲 身体上有纤毛作为运动器，如草履虫、喇叭虫、小瓜虫、钟虫。
疟原虫 由疟原虫寄生所引起的病，通常称疟疾。患者出现周期性的发冷和发热，俗称打摆子。在我国流行的疟疾主要有间日疟、三日疟和恶性疟。间日疟在东北、华北、西北、华南等地区较多。间日疟原虫寄生在人体后，可使病人产生隔日(48 h)发冷发热一次的间日疟。间日疟原虫有两个寄主：一个是人体，寄生在人的肝脏内皮细胞和红细胞内；另一个是按蚊，寄生在按蚊的消化道内。人体感染的间日疟原虫是由雌按蚊传播的。寄生在人体的疟原虫，能大量破坏红细胞，使每立方毫米的血液内的红细胞，由450万～500万个减少到400万～100万个。因此，血液中的血红蛋白就严重减少而使病人贫血。此外，由于病人的红细胞常有堆积现象，被白细胞吞食或溶解，以及肝功能受损，不能综合铁质等原因，也能造成病人贫血。间日疟原虫还能刺激网状内皮系统，使结缔组织增生，形成肝、脾肿大。近年来发现，疟原虫还能损伤脑组织，例如人感染疟原虫后，红细胞堆积在人脑内的毛细血管中，会发生机械性堵塞而形成血栓，给人们的健康带来损害，严重时甚至会造成死亡。
太阳虫 太阳虫属于原生动物门，肉足纲。太阳虫生活在淡水中，身体呈球形，细胞质呈泡沫状，伪足细长，在伪足中央生有富于弹性的轴丝，这种伪足形状较固定，称轴伪足。轴伪足从球形身体周围伸出，较长，有利于增加身体的浮力，适于过漂浮生活。太阳虫是鱼类的饵料。
喇叭虫 喇叭虫属于原生动物门，纤毛虫纲。是一种大型的纤毛虫，身体呈喇叭状，附着在池塘和缓慢流动的小溪中的水草上。在喇叭口内具有胞口，全身有规律的长着纤毛，它们不停地依次打动周围的水，使水按一定方式流动、旋转，最终到达胞口所在的地方。这时随水流而来的细菌就被带进口中。喇叭虫也能收缩，它可以缩短到体长的1/4，这种收缩很快，不仅是柄而且整个身体都在收缩。
钟虫 钟虫属于原生动物门，纤毛虫纲。钟虫生活在淡水中，是一种有柄的纤毛虫，它用长柄附着在植物上，成排的纤毛由胞口向外盘旋，胞口位于深凹处的底部，它借助纤毛的活动，从持续流动的水流中捕获细菌为食。当它受到振动或被触动时，能够突然把柄缩短并盘卷成为一个紧密的螺旋来迅速地收缩全身，这是一种逃避敌害和危险的有效措施。当危险过去后，它便缓慢地伸长其柄，并轻轻地摇动着，一切就又都恢复了常态。
小瓜虫 小瓜虫属于原生动物门，纤毛虫纲。小瓜虫的身体呈圆球形，全身长满纵行排列的纤毛，在身体前端有一个胞口和一个呈马蹄形的大细胞核。小瓜虫寄生在鱼类的皮肤下层、鳃、鳍等处，形成一些白色的小斑点，称做小瓜虫病或鱼斑病。这种病传染迅速，能引起幼鱼大量死亡。
