植物细胞质壁分离与复原实验的改进

梁 毅 庞婕妤

(1.广西贺州第一高级中学 广西贺州 542899)

(2.广西贺州第二高级中学 广西贺州 542899)

植物细胞质壁分离与复原是高中生物人教版《必修1·分子与细胞》第四章中“探究植物细胞的吸水和失水”实验的一部分,是常考的实验之一。教材常用实验材料是洋葱,洋葱具有细胞个体大,颜色鲜艳的优点,但有刺激气味,易辣眼致流泪。下文探究新材料、新方法的使用,以便归纳出更加适合本实验的材料与方法。

1 材料选取

1.1 实验原理

植物细胞发生质壁分离的条件有两个:(1)植物细胞是鲜活的,具有半透膜;(2)细胞外液浓度高于细胞内液。

1.2 实验材料

植物细胞质壁分离与复原实验的材料选择原则包括:(1)植物细胞是活的,具有细胞壁以及中央大液泡等结构;(2)液泡中含有色素,便于实验观察。另一个关键因素是植物材料易撕取并获得单层细胞。教师可以选择紫色洋葱作为对照材料,羊蹄甲花、山茶花、紫竹梅作为新材料。

1.3 实验步骤

(1)制作临时装片:在载玻片上滴一滴清水,传统方法在材料上划“井”字,并在“井”字上撕取单层细胞,现采用“小方格法”撕取单层表皮细胞,即用解剖刀在材料表面划几个小方格,用镊子撕取其中一个小方格,如果第一个方格表皮撕得不好,可以再撕取第二个方格的表皮;撕好的表皮放在载玻片上,盖上盖玻片,制成临时装片;

(2)显微镜观察:将临时装片置于光学显微镜下观察,在视野中找到清晰的表皮细胞,再换成高倍镜进行观察;

(3)质壁分离:采用多面渗透法。传统方法是在盖玻片的一端滴加0.3 g/mL 蔗糖溶液,在另一端放吸水纸引流,在显微镜下观察现象。改进后的方法是在盖玻片的三面滴加0.3 g/mL 蔗糖溶液,在一面放吸水纸引流,这样的效果更佳,缩短实验时间。

(4)分离后复原:在盖玻片三面滴加清水,观察现象。

1.4 结果分析

与洋葱相比,新材料羊蹄甲花和山茶花的优点是花瓣片颜色鲜艳、无刺激气味,撕取单层表皮细胞时不易卷缩;而紫竹梅叶片属于肉质叶片,表皮细胞个体大,容易撕取,颜色鲜艳,无刺激气味。观察质壁分离时,羊蹄甲花和山茶花花瓣细胞个体小,要在10×40 倍下才看得清楚,紫竹梅叶片表皮细胞个体大,在10×10 倍即可见,发生质壁分离后在10 分钟内可以完成复原,实验结果较明显。

2 实验设计

2.1 实验1:探究新材料在实验中的使用

材料准备:选择课本材料洋葱(变态叶)作对照,学生自行准备新材料,如羊蹄甲花、山茶花、紫竹梅、圣女果、黄花夹竹桃、叶子花等,要求学生使用现有的材料,通过小组合作形式,完成质壁分离与复原实验。

小组合作:每组8 人,全班分成7 个组,每组选择一种材料完成实验,完成结果分析,最后进行交流。

结果与结论:实验结果见表1,新材料羊蹄甲花瓣、山茶花花瓣,紫竹梅叶片均可在0.3 g/mL 蔗糖浓度下发生质壁分离,并在清水中复原。而叶子花叶片有角质层,圣女果果皮较厚并与果肉相连,夹竹桃花瓣较薄,这些材料不易制成临时装片,无法完成实验。

因此,可以得出肉质叶片、肥大花瓣,薄层果皮等有色材料,更适合作为植物细胞质壁分离与复原的实验材料这一结论。

2.2 实验2:探究新试剂在实验中的使用

材料准备:选择课本材料洋葱(变态叶)作对照,新材料羊蹄甲花、山茶花、紫竹梅;试剂选择:蔗糖浓度选择0.3 g/mL,NaCl 溶液选择质量浓度为4%。小组合作,每组7 人,全班分成8 个组,每组选择一种材料和一种试剂完成实验,记录质壁分离时间,是否发生复原,分析实验结果,最后进行交流,实验结果见表2。

从表2 数据可知,使用质量浓度为4%NaCl 溶液作为试剂进行植物细胞质壁分离实验,分离时间大大缩短;低浓度的NaCl 溶液中发生的质壁分离在几分钟后是可以发生复原的。若换成高浓度如10%的NaCl 溶液,质壁分离不会复原。传统的蔗糖溶液具有粘性大,阻碍载玻片移动,易污染物镜镜头,也易滋生细菌等缺点。与蔗糖相比,NaCl 溶液具几个优点:(1)无粘性,不会阻碍载玻片移动;(2)具有一定的消毒作用,不会滋生细菌;(3)质壁分离时间短(约为2 分钟),效果显著;(4)容易购买,价格优惠。缺点在于较高浓度的NaCl 溶液(质量分数10%),植物细胞发生质壁分离后不会复原。因此,NaCl 溶液为完成植物细胞发生质壁分离实验提供了较好的条件。

3 讨论与结论

本实验选择新材料羊蹄甲花、山茶花、紫竹梅叶片作为观察植物细胞质壁分离与复原的新材料,经济、易得、无刺激气味,其中紫竹梅不受季节影响,一年四季都可以做实验,相比洋葱,是质壁分离实验比较适合的材料。制作临时装片时,采用“小方格法”操作,比传统的“井”字法更胜一筹。用4%NaCl 溶液代替0.3 g/mL 蔗糖溶液,可以保护好显微镜物镜不被污染,也能解决粘性强无法移动载玻片的问题,更不容易滋生细菌。采用“多面渗透法”滴加试剂,引流效率快,为植物细胞发生质壁分离缩短时间,是不错的创新方式方法。