马铃薯在高中生物学实验中的应用

殷亚妮

(江苏省南京师范大学附属中学 南京 210003)

马铃薯(SolanumtuberosumL.)，属茄科多年生草本植物，块茎富含淀粉可供食用，是全球第四大重要的粮食作物。

因其富含淀粉、蛋白质和过氧化氢酶，易于进行切块和榨汁处理，价格便宜，方便储存，满足多项生物学实验“有效、安全、经济”的选材原则，是非常适合的实验材料。

1 鉴定生物组织中的营养物质

马铃薯块茎富含淀粉(约20%)和蛋白质(2%)，可作为鉴定生物组织中淀粉和蛋白质的合适材料。

1.1 淀粉的鉴定 实验方法：①将马铃薯去皮、切块，并用榨汁机将马铃薯块榨成汁；②取2支试管，分别加入等体积的马铃薯汁，并向其中一支试管的马铃薯汁中滴加几滴碘液，观察颜色变化。也可直接在马铃薯块上滴加碘液，将观察到组织表面颜色的变化为蓝色，操作简单，现象明显。

1.2 蛋白质的鉴定 实验方法：①将马铃薯去皮、切块，并用榨汁机将马铃薯块榨成汁；②将马铃薯汁静置5min左右，然后过滤掉不溶于水的淀粉，仅仅保留滤液；③准备2支试管，分别加入等量的滤液；④在其中一支试管的滤液中加入双缩脲试剂，观察颜色变化，另一支作为对照。

与空白对照(纯滤液)相比，在滤液中加入双缩脲试剂后溶液呈现紫色，这是蛋白质的特定显色反应。与常规用作蛋白质鉴定的蛋清和豆浆相比，马铃薯汁滤液更易制备，且实验效果良好。

2 验证酶的高效性

“验证酶的高效性”是高中阶段重要的生物学实验，通过对比无机催化剂FeCl3和过氧化氢酶对H2O2分解反应的催化效率，来验证酶的高效性。实验中过氧化氢酶的来源，人教版教材建议使用猪肝研磨液，苏教版教材则建议用酵母菌溶液，一为动物材料，一为真菌。其实，过氧化氢酶在植物组织细胞中含量也很丰富，故可用马铃薯代替猪肝和酵母菌来提供过氧化氢酶。

实验方法：①马铃薯去皮，切块，用榨汁机榨汁，静置5～10min，待淀粉沉淀后，取上清液(含过氧化氢酶)备用；②在3支试管中分别放入3mL 3%的H2O2溶液；③同时在这3支试管中分别滴加等量(约0.5mL)清水、FeCl3溶液及马铃薯汁的上清液，观察气泡的生成情况。

该实验还可将马铃薯切成小块加入到H2O2溶液中，催化效果也十分明显，且可以看到因为H2O2迅速分解释放O2而使得马铃薯块漂浮在溶液中的现象。

此外，笔者特意观察了马铃薯汁中的过氧化氢酶的活性保持情况，将在室温(约20℃)下放置1h后的马铃薯汁与新鲜榨取的马铃薯汁比较，两者催化H2O2分解的实验现象一致，可见其酶活性可长时间保持，且马铃薯比猪肝更适合长期保鲜保存，用其作为实验材料更经济实惠。

3 验证渗透现象

渗透现象是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜从低浓度溶液进入高浓度溶液的现象。因为肉眼无法直接观察到水分子的运动，所以需借助其他可观测的现象或数据来间接反映情况。教材中的“观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原现象”的实验，以及“观察渗透装置中溶液液面变化”的实验，是通过溶液或细胞中原生质体的体积变化来反映水分子运动的。

除此之外，还可以将植物组织放入到一定浓度的外界溶液中，通过称量植物组织的重量变化来反映水分子在植物组织和外界溶液间的运动情况。

实验方法：①马铃薯去皮，切块，称重；②将马铃薯块放入一定浓度的蔗糖溶液中，浸泡一段时间；③将马铃薯块取出，并用吸水纸吸取表面残留的蔗糖溶液，再次称重，比较前后质量的变化。

当然，也可将马铃薯块放在蒸馏水中，观测其渗透吸水的情况。

4 探究细胞大小与物质交换的关系

人教版以含酚酞的琼脂块和0.1%NaOH溶液为材料，通过观察计算NaOH扩散进琼脂块的体积与整个琼脂块的体积比，来探究细胞大小(即细胞的表面积与体积之比)与物质交换效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。

但琼脂块易破碎，且NaOH溶液有腐蚀性，该实验操作具有一定的危险性，所以改由马铃薯块和碘液做材料进行探究。

实验方法：①将马铃薯去皮，分别切成边长为3cm和1cm的立方块；②将马铃薯块放入烧杯中，并加入碘液，浸没马铃薯块；③30min后，取出马铃薯块，用清水冲洗掉表面残留的碘液，并用吸水纸将水吸干；④用刀将不同边长的马铃薯块对半切开(图1)，用直尺测量每块马铃薯被碘液着色的深度，记录测量结果，并计算比值(表1)。

图1 碘液浸泡的马铃薯块

表1 马铃薯着色情况

不同大小的马铃薯块模拟不同大小的细胞，着色体积反映了物质扩散进细胞的体积，故着色体积与总体积之比可以反映细胞的物质交换效率，由数据可见细胞体积越小，物质交换效率越高。

综上所述，好的选材是实验成功的关键，上述四个实验使用马铃薯为材料，充分利用了马铃薯所富含的物质的特性，并考虑其操作的简便性，取得了显著的实验效果。

(基金项目：江苏省“十二五”规划课题“高中生物拓展实验内容开发的研究”，No.B-b/2015/02/101)