細胞の観察と大きさの測定

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実験１〔探求活動〕　細胞の観察と大きさの測定

教科書p.14　　所要時間２時間

【指導目標】　中学校での顕微鏡観察として，タマネギの表皮やカナダモの葉，

ヒトの口腔上皮細胞がとり上げられている(啓林館，新訂理科2分野下)が，生物学

の基本ともいえる顕微鏡操作が自在にできるためには，高校ではじめから学習させ

たい。

(1)　光学顕微鏡の正しい使い方を理解し，実際にきちんと使うことができるよう

になる。

(2)　生物実験における探求活動の過程(仮説の設定→実験→考察→レポート，発展)

を理解し，実践することができるようになる。(以上は，実験A，B)

(3)　ミクロメーターを使って大きさの測定ができるようになる。(実験B)

【準備】　＜実験A＞　オオカナダモの葉，顕微鏡，スライドガラス，カバーガ

ラス，スポイト，柄つき針，ピンセット，ガーゼ(スライドガラスの汚れを拭きと

るのに便利)

＜実験Ｂ＞　タマネギの鱗片葉，オオカナダモの葉，顕微鏡，スライドガラス，

カバーガラス，接眼ミクロメーターと対物ミクロメーター，スポイト，柄つき針，

ピンセット，ガーゼ，試薬として酢酸カーミンなど

【仮説の設定】　はじめての探究活動であるが，生徒は，中学時代の観察実験と

同じようにとり組むであろう。そこで，教科書の序部「サクラはいつ咲く」および，

本書p.12～13を参照して，仮説の設定の意義について説明するとよい。

【準備上の留意点】　＜実験A，Ｂ＞　(1)　最初の生物実験なので，顕微鏡や

必要な器具類の準備点検を念入りに行う。実験Ｂで使用するミクロメーターは事

前に油汚れなどを拭きとっておく。(接眼・対物両ミクロメーターは同じメーカー

のものが好ましい。)

(2)　観察に用いるオオカナダモは，5～10月頃の時期のものがよい。また，タマネ

ギは，春先には，外側が茶色で球形に近いもの(外国産のものが多い)と青白く扁

平な球形のものが出回っているが，観察には前者のほうがよいようである(鱗片

葉の数が多い）。

＜実験A＞　オオカナダモの細胞と葉緑体の観察　　

【方法上の留意点】　(1)　プレパラートをつくる際，水が多すぎると顕微鏡のス

テージや対物レンズなどを汚しやすくなる。カバーガラスからはみ出た水はろ紙

で吸いとる。また，試料に厚みがあって気泡が入りやすいから，カバーガラスは

慎重にかける。

(2)　観察はまず低倍率で行うことは顕微鏡観察の基本である。全体をよく検鏡し

た後，広い範囲の中から目的とする部分を見つけさせる。

(3)　高倍率で検鏡する場合は，観察したい部分が丸い視野の中央にきちんと位置

するよう，あらかじめプレパラートを移動させておく。視野の中央から外れて

いると，レボルバーを回して高倍率の対物レンズに変えたとき，見たいものが

視野にないことになる。倍率をｎ倍高くすると検鏡できる面積がｎ^２分の１に

減少することを生徒に印象づけながら指導すること。

【結果の整理・考察】　オオカナダモの葉の細胞には核・葉緑体・細胞壁・液胞

が観察できるとともに，原形質流動も見ることができる。核は絞りを絞ると屈折率

の違う部分として，液胞は原形質流動による葉緑体の流れなどから，それぞれ存在

が推測できる。

【発展】緑藻類ホシミドロ目(接合藻目)の一属であるアオミドロSpirogyraは，平

板でらせん回転状の葉緑体をもつのが特徴で，葉緑体の数やらせんの回転数は種を

区別する形質の1つになっている。

＜実験Ｂ＞　ミクロメーターを用いた細胞の大きさの測定

【方法上の留意点】　△タマネギの表皮細胞のプレパラート

(1)　鱗片葉の内側の表面に，かみそりで1辺が5mmくらいの格子状に切り跡をつ

ける。格子の1角をピンセットではさみ，表皮細胞を注意深くはがす。

(2)　水で封じるか，または，酢酸カーミンやメチレンブルーなどで染色する｡染色

した細胞には明暗のコントラストがつき，ミクロメーターでの測定がしやすい。

△ミクロメーターの使用上の留意点

(1)　接眼ミクロメーターの1目盛りの長さは100μmである。ミクロメーターの目

盛りの数字が正しく見えるほうを上側にしてセットする。

(2)　対物ミクロメーターの1目盛りの長さは10μmである。顕微鏡のステージに載

せる際は，ミクロメーターの左端にある0.01mmの規格表示が正しく読めるよう

に，または，目盛りの上に丸くかぶせてあるカバーガラスが上になるようにす

る｡

(3)　視野があまり明るすぎると，接眼ミクロメーターの目盛りが見にくいので，

その場合はしぼりをしぼるとよい。

(4)　接眼ミクロメーターとどこか1箇所で重なり合うように対物ミクロメーター

を動かせば，目盛りが重なる2点を早く見つけられる。2点間の距離は長い方が

測定は正確になる。

（例１）【結果の整理・考察】　教科書の写真や右表の測定例からわかるように，

外側の鱗片葉の細胞は内側の細胞より大きい。このことから，内側の鱗片葉の細胞

は若く，外側の鱗片葉の細胞は内側より成長したものと推測される。鱗片葉自体も

外側のほうが大きいので，鱗片葉の成長は細胞体積の増大によるものと考えられる。

測定した長さ（細胞30個あたりの平均値）	中心部	中間部	周辺部
細胞の長径〔μｍ〕	190.1	418.6	520.3
核の直径〔μｍ〕	30.2	38.8	39.7

【発展】　測定例をみると，核の直径は中心部の細胞ではやや小さく，成長した

細胞では中心部のものより少し大きいといえる｡この大きさの違いは細胞の長径の

違いほど大きなものではなく，核の大きさの違いは，細胞体積そのものの増大とは

異なる理由によるものと推測できる。鱗片葉の成長が細胞数の増加によるものでは

ないことを確かめるために，例えば，単位面積あたりの細胞数を調べるなど，発展

的な実験を行ってもよい。

（例２）【結果の整理・考察】　教科書p.17の写真では，矢印の葉緑体は10秒

間に接眼ミクロメーターの8目盛りを移動しており，10μmのスケールから，原形

質流動の速度は1.6μm/秒と計算できる。

【発展】　流動速度は温度や光などの環境要因の影響を受ける。下の測定例では，

流動速度の平均値はあまり変化がない。しかし，温水では流動速度がかなり速い細

胞が観察された。また，原形質流動そのものが観察できた細胞の数は，温水では比

較的多かったが，冷水ではあまり見られなかった。生徒実験では，単に速度だけで

なく，流動が観察できた細胞の割合も含めて考察させたい。

滴下した水

原形質流動の速さの平均値〔μｍ/秒〕

測定した値の範囲

〔μｍ/秒〕

温水〔40℃〕

2.2

1.2～5.0

冷水〔1℃〕

2.0

1.3～2.6