植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

梁 毅 龐婕妤

(1.廣西賀州第一高級(jí)中學(xué) 廣西賀州 542899)

(2.廣西賀州第二高級(jí)中學(xué) 廣西賀州 542899)

植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原是高中生物人教版《必修1·分子與細(xì)胞》第四章中“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)的一部分,是?？嫉膶?shí)驗(yàn)之一。教材常用實(shí)驗(yàn)材料是洋蔥,洋蔥具有細(xì)胞個(gè)體大,顏色鮮艷的優(yōu)點(diǎn),但有刺激氣味,易辣眼致流淚。下文探究新材料、新方法的使用,以便歸納出更加適合本實(shí)驗(yàn)的材料與方法。

1 材料選取

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的條件有兩個(gè):(1)植物細(xì)胞是鮮活的,具有半透膜;(2)細(xì)胞外液濃度高于細(xì)胞內(nèi)液。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的材料選擇原則包括:(1)植物細(xì)胞是活的,具有細(xì)胞壁以及中央大液泡等結(jié)構(gòu);(2)液泡中含有色素,便于實(shí)驗(yàn)觀察。另一個(gè)關(guān)鍵因素是植物材料易撕取并獲得單層細(xì)胞。教師可以選擇紫色洋蔥作為對(duì)照材料,羊蹄甲花、山茶花、紫竹梅作為新材料。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)制作臨時(shí)裝片:在載玻片上滴一滴清水,傳統(tǒng)方法在材料上劃“井”字,并在“井”字上撕取單層細(xì)胞,現(xiàn)采用“小方格法”撕取單層表皮細(xì)胞,即用解剖刀在材料表面劃幾個(gè)小方格,用鑷子撕取其中一個(gè)小方格,如果第一個(gè)方格表皮撕得不好,可以再撕取第二個(gè)方格的表皮;撕好的表皮放在載玻片上,蓋上蓋玻片,制成臨時(shí)裝片;

(2)顯微鏡觀察:將臨時(shí)裝片置于光學(xué)顯微鏡下觀察,在視野中找到清晰的表皮細(xì)胞,再換成高倍鏡進(jìn)行觀察;

(3)質(zhì)壁分離:采用多面滲透法。傳統(tǒng)方法是在蓋玻片的一端滴加0.3 g/mL 蔗糖溶液,在另一端放吸水紙引流,在顯微鏡下觀察現(xiàn)象。改進(jìn)后的方法是在蓋玻片的三面滴加0.3 g/mL 蔗糖溶液,在一面放吸水紙引流,這樣的效果更佳,縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

(4)分離后復(fù)原:在蓋玻片三面滴加清水,觀察現(xiàn)象。

1.4 結(jié)果分析

與洋蔥相比,新材料羊蹄甲花和山茶花的優(yōu)點(diǎn)是花瓣片顏色鮮艷、無(wú)刺激氣味,撕取單層表皮細(xì)胞時(shí)不易卷縮;而紫竹梅葉片屬于肉質(zhì)葉片,表皮細(xì)胞個(gè)體大,容易撕取,顏色鮮艷,無(wú)刺激氣味。觀察質(zhì)壁分離時(shí),羊蹄甲花和山茶花花瓣細(xì)胞個(gè)體小,要在10×40 倍下才看得清楚,紫竹梅葉片表皮細(xì)胞個(gè)體大,在10×10 倍即可見,發(fā)生質(zhì)壁分離后在10 分鐘內(nèi)可以完成復(fù)原,實(shí)驗(yàn)結(jié)果較明顯。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)1:探究新材料在實(shí)驗(yàn)中的使用

材料準(zhǔn)備:選擇課本材料洋蔥(變態(tài)葉)作對(duì)照,學(xué)生自行準(zhǔn)備新材料,如羊蹄甲花、山茶花、紫竹梅、圣女果、黃花夾竹桃、葉子花等,要求學(xué)生使用現(xiàn)有的材料,通過(guò)小組合作形式,完成質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)。

小組合作:每組8 人,全班分成7 個(gè)組,每組選擇一種材料完成實(shí)驗(yàn),完成結(jié)果分析,最后進(jìn)行交流。

結(jié)果與結(jié)論:實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1,新材料羊蹄甲花瓣、山茶花花瓣,紫竹梅葉片均可在0.3 g/mL 蔗糖濃度下發(fā)生質(zhì)壁分離,并在清水中復(fù)原。而葉子花葉片有角質(zhì)層,圣女果果皮較厚并與果肉相連,夾竹桃花瓣較薄,這些材料不易制成臨時(shí)裝片,無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)。

因此,可以得出肉質(zhì)葉片、肥大花瓣,薄層果皮等有色材料,更適合作為植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的實(shí)驗(yàn)材料這一結(jié)論。

2.2 實(shí)驗(yàn)2:探究新試劑在實(shí)驗(yàn)中的使用

材料準(zhǔn)備:選擇課本材料洋蔥(變態(tài)葉)作對(duì)照,新材料羊蹄甲花、山茶花、紫竹梅;試劑選擇:蔗糖濃度選擇0.3 g/mL,NaCl 溶液選擇質(zhì)量濃度為4%。小組合作,每組7 人,全班分成8 個(gè)組,每組選擇一種材料和一種試劑完成實(shí)驗(yàn),記錄質(zhì)壁分離時(shí)間,是否發(fā)生復(fù)原,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最后進(jìn)行交流,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2 數(shù)據(jù)可知,使用質(zhì)量濃度為4%NaCl 溶液作為試劑進(jìn)行植物細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn),分離時(shí)間大大縮短;低濃度的NaCl 溶液中發(fā)生的質(zhì)壁分離在幾分鐘后是可以發(fā)生復(fù)原的。若換成高濃度如10%的NaCl 溶液,質(zhì)壁分離不會(huì)復(fù)原。傳統(tǒng)的蔗糖溶液具有粘性大,阻礙載玻片移動(dòng),易污染物鏡鏡頭,也易滋生細(xì)菌等缺點(diǎn)。與蔗糖相比,NaCl 溶液具幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):(1)無(wú)粘性,不會(huì)阻礙載玻片移動(dòng);(2)具有一定的消毒作用,不會(huì)滋生細(xì)菌;(3)質(zhì)壁分離時(shí)間短(約為2 分鐘),效果顯著;(4)容易購(gòu)買,價(jià)格優(yōu)惠。缺點(diǎn)在于較高濃度的NaCl 溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%),植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后不會(huì)復(fù)原。因此,NaCl 溶液為完成植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)提供了較好的條件。

3 討論與結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)選擇新材料羊蹄甲花、山茶花、紫竹梅葉片作為觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的新材料,經(jīng)濟(jì)、易得、無(wú)刺激氣味,其中紫竹梅不受季節(jié)影響,一年四季都可以做實(shí)驗(yàn),相比洋蔥,是質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)比較適合的材料。制作臨時(shí)裝片時(shí),采用“小方格法”操作,比傳統(tǒng)的“井”字法更勝一籌。用4%NaCl 溶液代替0.3 g/mL 蔗糖溶液,可以保護(hù)好顯微鏡物鏡不被污染,也能解決粘性強(qiáng)無(wú)法移動(dòng)載玻片的問(wèn)題,更不容易滋生細(xì)菌。采用“多面滲透法”滴加試劑,引流效率快,為植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離縮短時(shí)間,是不錯(cuò)的創(chuàng)新方式方法。