細胞膜滲透性實驗教法改進

摘 要:細胞膜滲透性實驗是細胞生物學的基礎實驗，在實驗過程中出現對實驗原理理解不透徹、分析推理不夠深入、結果有出入的問題。為了解決這些問題，通過長期的實驗教學，針對各個問題環節進行逐一改進，并對需要補充的知識點、誤差原因及結果分析等進行了詳細的闡述，達到減少實驗誤差、提高學生學習主動性的目的。

關鍵詞:細胞膜 滲透性 實驗 教法改進

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1673-9795(2012)06(b)-0093-01

細胞生物學是現代生命科學重要的基礎學科和前沿學科，在學生的知識結構體系中占有重要的基礎性地位，對后續課程的學習以及科學研究具有重要作用。細胞生物學又是一門實踐性很強的學科，其實驗是生物科學和生物技術專業的一門重要基礎實驗課，是加強學生素質教育、培養學生動手能力的有效手段，也是培養學生創新意識、培育創新人才的重要途徑[1～2]。

細胞膜的基本成分是蛋白質、脂類和糖，它具有為細胞生命活動提供相對穩定內環境的作用和介導細胞與細胞、細胞與胞外基質之間的連接等功能。細胞膜滲透性實驗是細胞生物學實驗一個必不可少的組成部分，有助于學生對有關細胞膜功能的內容的理解[3～5]。隨著學生的反饋和教學的總結，發現目前的實驗內容和授課方法需要改進，現將實驗中發現的問題和解決的方法進行詳細闡述。

1 實驗原理

當紅細胞置于不同等滲溶液中時，由于對各種溶質的通透性不同，因此有的溶質分子可透入，有的溶質分子則不能，能透入的溶質分子的速度也不同。當溶質分子進入紅細胞使細胞內溶質濃度增加時，導致水的攝入。紅細胞膨脹到一定程度時，細胞膜破裂，血紅素溢出即紅細胞發生溶血。由于溶質透入速度不同，溶血時間也不同。

2 發現的問題

在實驗過程中，根據學生的反饋和老師指導操作的實踐發現有如下一些問題:(1)學生對滲透壓知識掌握不夠全面，尤其是對等滲溶液的知識比較欠缺;(2)實驗操作時，部分學生發現甘油不能導致紅細胞溶血;(3)結果分析時對等滲溶液導致溶血的原因分析不透徹。

3 對應的教法改進

針對這種情況，本人在長期的實驗教學中總結經驗并進行以下改進。

(1)在實驗過程中，往往很多學生都對等滲溶液、高滲溶液、低滲溶液等知識回憶不起來，或者不很理解，最多的一種問題就是“都是紅細胞的等滲溶液，為什么物質的量濃度不一樣？”針對這種問題，在講授原理之前，一定要給學生復習一下滲透壓知識。將溶液和水置于U型管中，在U型管中間安置一個半透膜，以隔開水和溶液，可以見到水通過半透膜往溶液一端跑，假設在溶液端施加壓強，而此壓強可剛好阻止水的滲透，則稱此壓強為滲透壓，滲透壓的大小和溶液的重量物質的量濃度、溶液溫度和溶質解離度相關。范特荷甫公式表示，在一定溫度下，溶液的滲透壓與單位體積溶液中所含溶質的粒子數(分子數或離子數)成正比，而與溶質的本性無關。所以盡管物質的量濃度不同，三個溶液都是紅細胞的等滲溶液;(2)在實驗中分發現，甘油制備的等滲溶液有時不溶血，或溶血速度較慢，這與實驗原理相悖。根據原理，甘油可以進入細胞膜，實現跨膜運輸，導致水勢的不同，外界水分進入紅細胞內部，導致細胞的脹破。這是為什么呢？呂水利在2001年發現紅細胞在含不同濃度甘油的0.3%和0.9%氯化鈉溶液，1.7%和5%葡萄糖溶液中均不溶血或溶血較慢[6]。所以，出現以上結果分析可能是學生實驗操作中，在滴加2.5ml甘油時混入其他溶劑，污染了甘油等滲溶液，其他溶質阻礙了甘油的溶血作用，出現上述不溶血或溶血較慢的情況。據此，在用移液管往試管中滴加溶液時，叮囑大家細心操作，切不可交叉使用，避免溶液的污染;(3)實驗結束后，要求學生對實驗結果進行分析，往往大多數同學都簡單的寫一下諸如物質能進入細胞膜導致溶血的原因，沒有深入的去分析推理。所以，一定要在實驗結束后，針對個別等滲溶液幫助學生分析比較，不僅要有橫向的原因和分析，還要求學生對類似的溶血現象進行縱向比較。比如通過實驗操作，學生發現氯化銨、醋酸銨和草酸銨都能發生溶血，其原因是因為能夠解離成為弱堿氨以及弱酸醋酸和草酸，物質進入細胞膜導致溶血。但是它們之間比較會有什么結果呢？解離成氨的氯化銨，僅憑一個物質進入細胞膜速度最慢，溶血時間最好，而同時解離成弱堿和弱酸的醋酸銨和草酸銨又因為物質分子量的大小又導致草酸銨進入的較慢，溶血時間較長，醋酸銨導致溶血時間最快。這樣多方面比較，一方面能夠加深學生對實驗原理的認識，同時讓學生覺得很有趣，調動了積極性。所以緊接著拋出問題，讓學生分析推理0.17mol/L氯化鉀、0.17mol/L硝酸鉀、0.12mol/L氯化鎂、0.12mol/L氯化鈣、0.10mol/L硫酸鉀、0.10mol/L醋酸鉀、0.10mol/L檸檬酸鈉、0.32mol/L蔗糖這些等滲溶液的溶血反應，讓實驗的效果得以延續。

4 結語

細胞膜滲透性實驗是細胞生物學基礎實驗之一，以驗證試驗為主，隨著細胞生物學的發展以及學生素質的不斷提高，實驗出現了一些問題。經過以上教學改革后，學生通過對實驗結果的分析，能夠加深對實驗原理的理解，對理論知識加以復習鞏固，減少實驗誤差，達到提高學生的積極能動性，增強獨立思考和實驗動手能力的目的。

參考文獻

[1] 張儉，劉勝貴.細胞生物學實驗課程的教改探索[J].黔東南民族師范高等專科學校學報，2005，23(3):71～72.

[2] 陳紅梅.細胞生物學實驗教學方法的探索[J].廣西中醫學院學報，2001，18(1):74～75.

[3] 馬云，梁小娟，劉英，等.細胞膜滲透性實驗的改進及雞血液DNA的提取[J].新鄉學院學報(自然科學版)，2010，27(6):43～46.

[4] 黃永蓮，胡木林.細胞膜滲透性實驗的改進[J].湛江師范學院學報(自然科學版)，2005，26(3):119～122.

[5] 程旺元，余光輝，陳雁，等.紅細胞膜通透性實驗及分析[J].實驗科學與技術，2009，7(5):39～41.

[6] 呂水利，司海運，秦榮芬，等.甘油在體外的溶血特性[J].中國醫院藥學，2001，21(12):730～731.