洋蔥質壁分離和復原實驗條件的探究

周金成

(江蘇省無錫市玉祁高級中學 214183)

陳 維

(江蘇省無錫市西漳中學 214171)

1 研究背景

質壁分離和復原實驗是人教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》中的一個探究實驗，也是高中生物重點考察的實驗之一。在教學過程中，通常用質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液進行，實驗效果明顯。但該濃度下，實驗操作用時較長，留給學生實驗后交流的時間比較短，不能對實驗過程中出現的各種情況充分分析總結，無法達到課前預設的效果。因此，本文嘗試以洋蔥為材料，通過對比實驗探索系列梯度濃度蔗糖溶液處理后細胞質壁分離和復原情況，以及確定適合教學實際需求的蔗糖溶液濃度和操作時間關系，確定適合教學實際需求的蔗糖溶液濃度，希望實驗結果能為教學實踐提供參考。

2 材料與方法

2.1 材料 紫色洋蔥、數碼顯微鏡(可以錄像和拍照)、剪刀、鑷子、滴管、刀片、載玻片、蓋玻片、蔗糖、硝酸鉀、蒸餾水等。

2.2 試劑配制 查閱資料得知洋蔥細胞細胞液等滲的蔗糖溶液質量濃度約為0.19～0.27 g/mL，結合教學過程質量濃度0.3 g/mL蔗糖溶液的實驗情況，配制質量濃度0.3 g/mL、0.4 g/mL、0.5 g/mL的蔗糖溶液。

2.3 制片與觀察 ①制片觀察：取紫色洋蔥鱗片葉相同位置的外表皮制作臨時裝片3張，編號。用顯微鏡選擇理想的視野，觀察細胞紫色液泡大小，以及原生質層的位置，并拍照。②引流觀察：保持裝片和視野不移動，對3張裝片分別用質量濃度0.3 g/mL、0.4 g/mL、0.5 g/mL蔗糖溶液進行引流操作，同時開始錄像，持續25 min。再對上述3張裝片用蒸餾水進行引流操作，同時錄像，持續15 min。

2.4 數據統計 將實驗過程中拍攝的照片和視頻編號，按照蔗糖濃度和處理時間進行數據統計。

3 結果與分析

3.1 不同質量濃度蔗糖溶液處理15min后，細胞質壁分離比例 從統計的數據(表1)可以看出，質量濃度為0.3 g/mL蔗糖溶液處理15 min后，仍然有部分細胞沒有發生質壁分離。質量濃度0.4 g/mL和0.5 g/mL蔗糖溶液處理15 min后，視野中的細胞都發生了質壁分離。從具體實驗現象來看，0.3 g/mL蔗糖溶液組，細胞原生質層和質壁分離前比較，體積減小，但在3組中最大，紫色也是最淺。其余兩組細胞原生質層體積相對較小，紫色較深，但組間差異不大。0.3 g/mL蔗糖溶液組的現象并不明顯的原因可能是在實驗材料準備時，為了讓實驗現象更加明顯，會將洋蔥切片適當晾干讓洋蔥的紫色更加明顯。晾干過程細胞會失去部分水分，提高了細胞內溶液的濃度，就導致0.3 g/mL蔗糖溶液組實驗現象不太明顯。

表1 三種不同濃度蔗糖溶液處理15 min后細胞質壁分離情況

3.2 濃度—時間效應 表2列出了3個濃度蔗糖溶液處理后，洋蔥上皮達到全部質壁分離所需時間。從表2的數據可以看出，在相同的時間內隨著蔗糖濃度的增大，洋蔥細胞發生質壁分離現象的比例越高；蔗糖濃度越高，全部細胞發生質壁分離所需的時間也越短。0.5 g/mL蔗糖溶液處理9 min時，顯微鏡視野下，洋蔥表皮細胞100%發生質壁分離；同樣的效果，在0.4 g/mL蔗糖溶液處理時需要12 min；而0.3 g/mL蔗糖溶液處理,15 min時視野下質壁分離細胞僅占65%。

表2 不同濃度蔗糖溶液處理15 min中細胞質壁分離情況

3.3 不同濃度蔗糖溶液處理對細胞質壁分離復原的影響 對不同濃度蔗糖溶液處理的質壁分離細胞進行復原處理發現：在一定濃度范圍內，復原所需時間也與蔗糖濃度呈反比。0.3 g/mL處理的細胞，全部復原需12 min；0.4 g/mL處理的細胞，全部復原僅需8 min；但是0.5 g/mL處理的細胞則大部分不能復原，說明此濃度下部分細胞已死亡。不同濃度蔗糖溶液處理后細胞質壁分離復原情況見表3。

在教學過程中，考慮到多方面的原因，一堂45分鐘的課堂留給質壁分離過程的時間不可能有15分鐘，這就要求找到一個短時間就完成質壁分離的蔗糖濃度。若從考慮縮短實驗時間來考慮，0.5 g/mL蔗糖溶

表3 不同濃度蔗糖溶液處理后細胞質壁分離復原情況

液是最適合的。如果綜合表3的數據來看，0.5 g/mL蔗糖溶液組細胞在進行復原實驗是有部分細胞因失水過多死亡不能再復原了，因此不宜選擇這個濃度。剩余的兩組實驗數據進行比較，0.4 g/mL蔗糖溶液完成質壁分離和復原整個過程所需的時間相對較少，發生質壁分離的細胞也都復原。