微型化双光子荧光显微镜的研发之路
微型化双光子显微镜是轻量化的活体荧光成像设备，可佩戴于小动物头部，实现在动物自由活动状态下，对大脑神经细胞进行高分辨率长时程活体成像，把动物行为和脑神经活动关联，用于脑科学、神经疾病模型研究。
2017年，我国科学家成功研制出高速、高分辨率的第一代微型化双光子荧光显微镜，并获取了小鼠在自由行为过程中大脑神经细胞和神经突触活动清晰、稳定的图像。
研发团队持续进行产品迭代。2021年，第二代微型化双光子显微镜研制成功，其成像视野扩大到初代显微镜的7.8倍，并具备三维成像能力。2025年，多色微型化双光子显微镜研制成功，首次实现自由活动小鼠的深脑多色成像，成果发表于期刊《自然 方法》中。
未来，微型化双光子荧光显微成像系统与遗传学技术结合，有望在结构与功能成像的同时，精准地操控神经细胞和神经回路的活动。微型化双光子荧光显微成像系统将为实现“分析脑、理解脑、模仿脑”的目标发挥重要作用。
我国科学家研制的微型化双光子荧光显微镜有什么优点？预计未来将在哪些方面发挥重要作用？
答案：微型化双光子荧光镜的体积小、质量轻，能够用于脑科学、神经疾病模型研究。 预计未来将为实现“分析脑、理解脑、模仿脑”的目标发挥重要作用。
解析：
【分析】
本题要求回答我国研制的微型化双光子荧光显微镜的优点及未来的重要作用，解题思路为：先通读给定文本，定位描述显微镜优点的相关内容，提取关键信息；再定位描述其未来作用的内容，提取对应信息，最后整理成符合要求的答案。
【解析】
1. 优点：从原文“微型化双光子显微镜是轻量化的活体荧光成像设备，可佩戴于小动物头部”提取出体积小、质量轻，从“用于脑科学、神经疾病模型研究”明确其应用方向；
2. 未来作用：从原文最后一段“微型化双光子荧光显微成像系统将为实现‘分析脑、理解脑、模仿脑’的目标发挥重要作用”提取对应内容。
【答案】
微型化双光子荧光镜的体积小、质量轻，能够用于脑科学、神经疾病模型研究。预计未来将为实现“分析脑、理解脑、模仿脑”的目标发挥重要作用。
【知识点】
文本信息提取、内容概括
【点评】
本题考查学生从说明性文本中提取关键信息的能力，难度较低，学生只需仔细阅读原文即可找到对应答案。
【难度系数】
0.8
探究实践
选择你感兴趣的生物材料，制作成临时装片放在光学显微镜下观察，比较细胞的形态、大小和结构等特点。
答案：可选取洋葱鳞片叶内表皮、人的口腔上皮、番茄果肉这三种典型易获取的生物材料完成探究，具体过程和对比结果如下：
1. 实验准备：准备对应生物材料、载玻片、盖玻片、光学显微镜、清水、生理盐水、稀碘液、消毒牙签、镊子等用具。
2. 临时装片制作：
① 洋葱鳞片叶内表皮装片：擦拭载盖玻片→在载玻片中央滴1滴清水→撕取小块洋葱内表皮展平在液滴中→盖上盖玻片→用稀碘液染色。
② 人口腔上皮装片：擦拭载盖玻片→在载玻片中央滴1滴生理盐水→用消毒牙签轻刮口腔内侧壁，将刮取的碎屑涂抹在生理盐水中→盖上盖玻片→用稀碘液染色。
③ 番茄果肉装片：擦拭载盖玻片→在载玻片中央滴1滴清水→挑取少量番茄果肉均匀涂抹在液滴中→直接盖上盖玻片，无需染色。
3. 显微镜观察对比结果：
洋葱鳞片叶内表皮细胞：形态为排列紧密的近似长方形，大小中等，结构上有细胞壁、液泡，具备植物细胞的基本结构，无叶绿体。
人口腔上皮细胞：形态为不规则的圆形，整体体积比上述两种植物细胞更小，没有细胞壁和液泡，仅具备动物细胞的基本结构：细胞膜、细胞质、细胞核。
番茄果肉细胞：形态为近似圆球形，体积相对最大，有非常明显的大液泡，用来储存营养物质，有细胞壁，无叶绿体。
不同生物的细胞形态、大小差异明显，但都拥有细胞的基本结构，体现了细胞的多样性与统一性。
解析：
【分析】
本题是生物实验探究题，核心任务是通过制作临时装片观察不同生物材料的细胞，对比其形态、大小和结构。解题思路：①选取易获取、易操作的典型生物材料（如洋葱鳞片叶内表皮、人的口腔上皮、番茄果肉），便于对比植物细胞与动物细胞、不同植物细胞的差异；②回忆临时装片制作的关键步骤，注意动植物细胞装片制作的区别（滴加液体不同：植物滴清水，动物滴生理盐水，维持细胞正常形态）；③规范完成装片制作后，用显微镜观察，对比不同细胞的形态、大小，识别细胞结构（细胞壁、液泡、叶绿体等），最后总结细胞的多样性与统一性。
【解析】
1. 实验准备：选取洋葱鳞片叶内表皮、人的口腔上皮、番茄果肉三种材料，准备载玻片、盖玻片、光学显微镜、清水、生理盐水、稀碘液、消毒牙签、镊子等用具。
2. 临时装片制作：①洋葱鳞片叶内表皮装片：擦拭载玻片和盖玻片→载玻片中央滴清水→撕取小块洋葱内表皮展平→盖盖玻片→稀碘液染色；②人口腔上皮装片：擦拭载玻片和盖玻片→载玻片中央滴生理盐水→消毒牙签轻刮口腔内侧壁，碎屑涂抹在生理盐水中→盖盖玻片→稀碘液染色；③番茄果肉装片：擦拭载玻片和盖玻片→载玻片中央滴清水→挑取少量番茄果肉涂抹→直接盖盖玻片，无需染色。
3. 显微镜观察对比：洋葱内表皮细胞为排列紧密的近似长方形，中等大小，有细胞壁、液泡，无叶绿体；人口腔上皮细胞为不规则圆形，体积更小，无细胞壁、液泡，有细胞膜、细胞质、细胞核；番茄果肉细胞为近似圆球形，体积最大，有明显大液泡，有细胞壁，无叶绿体。结论：不同生物细胞形态、大小差异明显，都有细胞基本结构，体现细胞的多样性与统一性。
【答案】
可选取洋葱鳞片叶内表皮、人的口腔上皮、番茄果肉这三种典型易获取的生物材料完成探究，具体过程和对比结果如下：1. 实验准备：准备对应生物材料、载玻片、盖玻片、光学显微镜、清水、生理盐水、稀碘液、消毒牙签、镊子等用具。2. 临时装片制作：①洋葱鳞片叶内表皮装片：擦拭载盖玻片→在载玻片中央滴1滴清水→撕取小块洋葱内表皮展平在液滴中→盖上盖玻片→用稀碘液染色。②人口腔上皮装片：擦拭载盖玻片→在载玻片中央滴1滴生理盐水→用消毒牙签轻刮口腔内侧壁，将刮取的碎屑涂抹在生理盐水中→盖上盖玻片→用稀碘液染色。③番茄果肉装片：擦拭载盖玻片→在载玻片中央滴1滴清水→挑取少量番茄果肉均匀涂抹在液滴中→直接盖上盖玻片，无需染色。3. 显微镜观察对比结果：洋葱鳞片叶内表皮细胞：形态为排列紧密的近似长方形，大小中等，结构上有细胞壁、液泡，具备植物细胞的基本结构，无叶绿体。人口腔上皮细胞：形态为不规则的圆形，整体体积比上述两种植物细胞更小，没有细胞壁和液泡，仅具备动物细胞的基本结构：细胞膜、细胞质、细胞核。番茄果肉细胞：形态为近似圆球形，体积相对最大，有非常明显的大液泡，用来储存营养物质，有细胞壁，无叶绿体。不同生物的细胞形态、大小差异明显，但都拥有细胞的基本结构，体现了细胞的多样性与统一性。
【知识点】
临时装片制作；动植物细胞结构差异；细胞的多样性与统一性
【点评】
本题为生物实践探究题，结合实验操作与显微镜观察，既考查临时装片制作的规范步骤，又引导学生对比不同细胞的特征，理解动植物细胞的区别及细胞的共性，注重培养学生的动手能力、观察能力与归纳总结能力，是初中生物核心实验的拓展应用。
【难度系数】
0.6
