对《植物细胞的吸水和失水》实验的改进

对《植物细胞的吸水和失水》实验的改进

李浬

四川省兴文第二中学校  644400

《植物细胞的吸水和失水》是人教版高中生物第四章第一节里的探究实验，旨在让学生掌握探究实验的一般步骤，并能够自己设计实验进行实验操作。同时，在实验中感受细胞膜控制物质进出的功能，为后续物质跨膜运输方式的学习打下坚实的基础。

通过观察哺乳动物成熟红细胞在高浓度溶液中失水皱缩，在清水中吸水膨胀，当外界溶液浓度与细胞质的浓度相同时，水分进出处于动态平衡，细胞维持正常形态，学生能感受渗透作用的发生。那植物细胞是否也能发生渗透作用呢？植物细胞膜和液泡膜都是生物膜，具有与红细胞的细胞膜相同的化学组成和结构，植物细胞的原生质层是否相当于一层半透膜？为了验证这个假设，教材原实验设计了将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化，再将其浸润在清水中，观察其大小的变化。一节实验课要完成教材的探究内容，时间是比较充裕的，为了让学生更加深刻的体验到成熟的植物细胞都能发生吸水和失水，我对教材实验内容做了适当增加。

一方面，我丰富了实验材料，既然成熟的植物细胞都能发生吸水和失水的现象，那能否选择其他细胞作为实验材料？我们之所以选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，是外表皮细胞液泡中含有紫色色素便于观察，那含有花青素的细胞，含有叶绿体的细胞是否也能用于此实验？洋葱内表皮细胞液能发生吸水和失水，我们对所用溶液稍加改变来观察吸水和失水的现象？对于这些问题，我选择了波斯菊和玫瑰花作为实验材料，让其处于0.3g/ml蔗糖溶液中，可观察到较为明显的实验现象。可观察到紫色和红色的原生质体变小，原生质体与细胞壁分离，之间的间隙充满了蔗糖溶液，呈无色，可见后花青素的花瓣细胞一样可作为实验材料。

通过对比波斯菊和玫瑰花花瓣细胞在相同浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的现象，课明显看到两种花瓣细胞发生质壁分离的程度是不一样的，可引导学生思考出现这种差异的原因是什么？学生大多能都想到是因为两种花瓣细胞的细胞液浓度不同所导致。

     图1 波斯菊花瓣细胞在清水中          图2 波斯菊花瓣细胞在0.3g/ml蔗糖溶液中 

图3 玫瑰花瓣细胞在清水中          图4 波斯菊花瓣细胞在0.3g/ml蔗糖溶液中

含有叶绿体的细胞能否也作为实验材料，我选择了多种叶肉细胞来观察，如菠菜，娃娃菜叶肉细胞，实验现象并不明显，因为很难将叶肉细胞分散开得到单层细胞。为了解决这一问题，我选择了苔藓叶片细胞作为实验材料，因为苔藓叶片较为特殊，只有单层细胞，将苔藓叶肉细胞置于0.3g/ml蔗糖溶液中，果然也观察看了较为明显的质壁分离现象。从图片上可以观察到，当细胞处于清水中，叶绿体分布均匀，整个视野呈比较均匀的绿色。当滴加蔗糖溶液后，随着原生质体与细胞壁分离，可以清楚的观察到绿色区域在缩小，原生质体与细胞壁之间为蔗糖溶液呈无色。

图5 苔藓叶片细胞在清水中         图6 苔藓叶片细胞在0.3g/ml蔗糖溶液中

对于洋葱内表皮细胞，若再使用蔗糖溶液，溶液无色，细胞也无色，即使细胞发生了吸水和失水也不易观察到。若想要观察到内表皮细胞发生吸水和失水课更换外界溶液，要讲细胞置于有色的溶液中。一开始，我试着用红墨水，红墨水不能进入细胞，所以理论上就可以看到，原生质体与细胞壁之间充满红色的溶液，原生质体呈无色，但实际操作结果，红墨水会使整个视野出现红色，观察不到明显的现象。所以我又更换了溶液类型，使用了高浓度的胭脂红溶液，实验现象比使用红墨水要清楚很多。可以结果图片，中间原生质体呈无色，在高浓度的胭脂红溶液中无色范围在缩小，原生质体和细胞壁之间充斥着胭脂红溶液呈红色。

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图7 洋葱内表皮细胞在清水中        图8 洋葱内表皮细胞在高浓度胭脂红溶液中

通过在对教材原实验的改进，使同学们使同学们更得深刻的认识到成熟植物细胞都能够发生吸水和失水的现象，通过多种材料的观察又巩固了对细胞结构的认识。紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞在胭脂红溶液观察到明显的质壁分离现象，使学生深刻的感受到细胞膜控制物质进出的功能，但本节实验课容量较大，可能会导致时间不够，所以需要教师根据实验内容调整实验课时间。