高中生物植物细胞吸水和失水实验教学探讨

◆吴云丽

高中生物植物细胞吸水和失水实验教学探讨

◆吴云丽

对于“植物细胞吸水与失水”的基本原理进行研究及发现是实验中的常见问题，对教学进行相关阐述，重点要求学生能够准确掌握实验步骤、采样方法、质壁分离原理、学会如何进行细胞失水吸水的实验，对学生进行指导。

高中生物；植物细胞；实验

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.03.158

1　前言

高中生物中所说的有关细胞失水和吸水现象在现实生活中很常见，如发蔫的蔬菜、撒过盐巴后变得出水很多的蔬菜、菜农卖菜时为保鲜在蔬菜瓜果上面喷水等，都涉及到细胞的失水和吸水。本文将概括高中生物学中有关于细胞失水、吸水的内容，对于细胞失水、吸水实验原理进行分析。

2　“植物细胞吸水和失水”实验原理

“细胞失水和吸水”的原理就是质壁分离原理，也称渗透作用。如果想要发生渗透作用是需要一定条件的，首先要求实验中有半透膜的存在，而且这个半透膜的两侧要存在浓度差。半透膜就是一层简单的膜，它能够让小分子物质直接通过，但是一些大分子物质是没有办法通过的。要想使半透膜两侧的水分子能够自由穿行，就要求半透膜两侧的溶液存在一定的浓度差。水分子是一种具有自由能的物质，它会随着溶液浓度的不断增加而降低，在能量的驱动下，是会由水势高的一侧向水势低的一侧移动。对于植物细胞来说，提取半透膜并不难，因为植物细胞的细胞膜和液泡膜等都是属于半透膜的范围，通过设置植物细胞所持细胞液的浓度，能够使溶液存在浓度差，这个时候细胞会很容易发生吸水和失水现象。

如“植物细胞的质壁分离与复原”实验，用紫色洋葱内表皮进行操作，因为它本身具有一定的颜色，在实验的时候，具有不需染色就可以直接观察到液泡质壁分离的变化的优点。其实洋葱的表皮中是只有外表皮才会表现出紫色的，但是由于外表皮是具有多层细胞的材料，这对于初学者来说，观察效果是不理想的。在多次试验中不难发现，洋葱的内表皮是一种能够很容易撕下来的只有一层单细胞的薄膜，但是由于其没有颜色，往往需要进行染色后再进行实验操作。

通过不断地摸索实验，用染料对洋葱细胞进行活体染色来进行细胞质壁分离的实验效果是最好的。因此，可以采用设置外界溶液的浓度差，来对紫色洋葱内表皮细胞进行质壁分离实验，令它处在浓度较高的蔗糖溶液中，当细胞内的组织也不断外流后，原本紧紧贴着细胞壁的原生质层会因为细胞失水而发生一定程度的皱缩现象，于是就发生了质壁分离现象，这个时候通过显微镜进行观察，会很清晰地看到这一现象。

在复原过程中，要将该细胞放到清水中浸泡，使细胞在浓度差的趋势下进行吸水，逐步恢复到原来饱满的样子。这个时候通过显微镜可以发现原本皱缩的细胞膜已经重新贴合到了细胞壁上面，此时的现象叫做细胞质壁分离的复原。

3　“植物细胞吸水和失水”实验过程

在实验之前需要准备一定的原料和材料。实验原料就是紫色洋葱内表皮，用其作为实验原料的优点就是不用染色，容易撕取细胞，很方便临时装片的制作。另外还需要的实验材料有刀片、滴瓶、载玻片、镊子、盖玻片、滴管、3%中性红色溶液、30%蔗糖溶液、吸水纸、显微镜、清水等［1］。

过程：剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好，用刀片在叶片外表皮划一0.5 cm的井字；用镊子从井字中央的一个小角小心地撕去一块洋葱鳞片叶外表皮，将其平铺在事先滴有清水的载玻片中央细心展平，避免出现有部分表皮重叠而对实验观察造成影响；轻轻盖上盖玻片，过程中使玻片倾斜一定角度，从而避免产生气泡；之后用滴管在盖玻片的一侧滴一滴质量分数为30%的蔗糖溶液，然后用吸水纸从一侧吸去多余的液体，该步骤重复两到三次；在显微镜进行调焦处理，使学生能够看到清晰的细胞，然后在显微镜下进行观察，能够看到原生质层在慢慢地进行收缩，逐渐会出现与细胞壁分离了的现象，直到原生质层收缩成为一个球状的小团，此时与细胞壁完全分开，此时的现象叫做细胞质壁分离；在盖玻片的一侧滴加清水，用吸水纸在盖玻片的另一侧进行吸水，此时将蔗糖溶液置换成为清水，在显微镜下观察，可见发生质壁分离现象的细胞在进行还原过程。到此就完成了细胞质壁分离与复原的实验，这就是有关于高中生物所学到的“植物细胞吸水和失水”实验的全部操作［2］。

在进行实验的过程中也要注意分析，应该在观察细胞质壁分离与复原实验中将宏观分析上升到微观理解，将实验结果拿来进行一定的分析。教师可提前将实验要用到的玻片准备好，通过展示的方法让学生先对接下来的实验有一个大致的想法，然后将永久切片向学生展示，来让他们说出自己对于失水原理的理解。

4　影响实验结果的因素分析及控制

1）在撕取洋葱内表皮细胞的时候，得到的表皮厚度太厚而造成得到的组织细胞堆叠在一起，影响实验成像；或者是最内部的细胞根本就接触不到蔗糖溶液，因此没有办法发生质壁分离现象，而造成实验现象非常不明显。所以才会采用井字切法来进行实验，目的就是得到较好的实验材料。在实验的时候不能心急，不能过分要求得到的是薄细胞；太薄的细胞在后期进行实验的时候可能会发生细胞破裂的情况，造成组织液的外漏，影响后面的操作。

2）在展平的时候要小心仔细，如果没有展平，是会造成细胞堆叠的，这也是影响观察的一个重要因素。

3）在进行观察的时候能够选择一个正确的观察角度也是必须注意的，有的学生根本没有找到实验要观察的细胞，又怎么可能观察到明显的现象呢？只有选择靠近玻片边缘的细胞进行观察，效果才是最明显的，因为靠近边缘的细胞与蔗糖溶液接触是最充分的，更容易观察到明显的现象。

4）蔗糖溶液的浓度，浓度差也是影响因素，并不是浓度越高就越容易观察到现象，而是太高的浓度会造成细胞受损，在接下来的复原实验中就没有办法再进行下去了，其实在实验的时候，只要蔗糖溶液浓度能够比洋葱表皮的细胞液浓度稍高就可以。

5）在盖玻片一侧进行吸水的时候，要重复进行两到三次，因为单次的话可能造成溶液分布不均匀的现象，只有溶液将细胞全部浸泡的时候，才能够更好地发生细胞质壁分离的动态现象［3］。

在实验进行过程中，教师应该注意到这些问题，并对学生的实验操作进行一定的指导和纠正，尽量避免这些问题的出现。也可以采用对照的实验方法，让学生看到错误的实验操作会对实验造成什么影响。另外，实验最后的讨论与实验总结也是很重要的，它能够促使学生交流自己的问题与发现，在实验中得到进步。毕竟教育的意义有时候是大于本身实验目的的，只有在实验中得到学习的能力，才是实验的根本目的。最后对实验进行定性定向分析，由感性认识升级到理性认识，让学生自己进行能力的提升，认识到自己存在的操作问题和发现问题，这样才能够让他们有一个更积极的学习态度，能够在以后再遇到问题时迎难而上。

5　结语

实验操作并不只是局限于实验本身的，应该结合自身经验与课本的理论知识，一定不要将其变成纯粹的体验式实验，不要为了完成实验而进行实验。将理论知识与实验操作相结合的实验方法，更加有利于激发学生的实验兴趣，加深他们对于课本知识以及理论内容的理解，从而培养自己解决问题的能力。另外，教师应该要求学生多去发现身边的问题，利用课下时间来进行扩展式实验，尽可能多地在实验探究中得到更多的知识。

［1］朱雷.对植物细胞吸水失水实验的分析认识［J］.生物学教学，2010（4）：12.

［2］任文韬.“植物细胞的吸水和失水”的教学组织［J］.生物学通报，2014（11）：29.

［3］岑东照.“植物细胞的吸水和失水”实验的改进［J］.教师，2012（5）：10.

G633.91

B

1671-489X（2016）03-0158-02

作者：吴云丽，河北丰润车轴山中学（064001）。