周金成

(江蘇省無錫市玉祁高級中學(xué) 214183)

陳 維

(江蘇省無錫市西漳中學(xué) 214171)

1 研究背景

質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗是人教版高中生物學(xué)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(xué)過程中，通常用質(zhì)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(xué)生實驗后交流的時間比較短，不能對實驗過程中出現(xiàn)的各種情況充分分析總結(jié)，無法達到課前預(yù)設(shè)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(zhì)壁分離和復(fù)原情況，以及確定適合教學(xué)實際需求的蔗糖溶液濃度和操作時間關(guān)系，確定適合教學(xué)實際需求的蔗糖溶液濃度，希望實驗結(jié)果能為教學(xué)實踐提供參考。

2 材料與方法

2.1 材料 紫色洋蔥、數(shù)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(zhì)量濃度約為0.19～0.27 g/mL，結(jié)合教學(xué)過程質(zhì)量濃度0.3 g/mL蔗糖溶液的實驗情況，配制質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(xù)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(xù)15 min。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)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(shù)據(jù)統(tǒng)計。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同質(zhì)量濃度蔗糖溶液處理15min后，細胞質(zhì)壁分離比例 從統(tǒng)計的數(shù)據(jù)(表1)可以看出，質(zhì)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(fā)生質(zhì)壁分離。質(zhì)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(fā)生了質(zhì)壁分離。從具體實驗現(xiàn)象來看，0.3 g/mL蔗糖溶液組，細胞原生質(zhì)層和質(zhì)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(zhì)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(xiàn)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(xiàn)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(nèi)溶液的濃度，就導(dǎo)致0.3 g/mL蔗糖溶液組實驗現(xiàn)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(zhì)壁分離情況

3.2 濃度—時間效應(yīng) 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(zhì)壁分離所需時間。從表2的數(shù)據(jù)可以看出，在相同的時間內(nèi)隨著蔗糖濃度的增大，洋蔥細胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象的比例越高；蔗糖濃度越高，全部細胞發(fā)生質(zhì)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(fā)生質(zhì)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(zhì)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(zhì)壁分離情況

3.3 不同濃度蔗糖溶液處理對細胞質(zhì)壁分離復(fù)原的影響 對不同濃度蔗糖溶液處理的質(zhì)壁分離細胞進行復(fù)原處理發(fā)現(xiàn)：在一定濃度范圍內(nèi)，復(fù)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(fù)原需12 min；0.4 g/mL處理的細胞，全部復(fù)原僅需8 min；但是0.5 g/mL處理的細胞則大部分不能復(fù)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(zhì)壁分離復(fù)原情況見表3。

在教學(xué)過程中，考慮到多方面的原因，一堂45分鐘的課堂留給質(zhì)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(zhì)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(zhì)壁分離復(fù)原情況

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