“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原”的實驗改進

陳瀟瀟 梁世仰

摘要：基于“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原”實驗中紫色外表皮取材困難的問題，利用光照處理，獲得紫色內表皮，解決問題，簡化實驗。利用黑藻葉肉細胞及番茄果肉圓粒狀細胞進行實驗拓展，觀察不同材料質壁分離的現(xiàn)象，鞏固滲透概念的理解。

關鍵詞：洋蔥內表皮細胞 光照 質壁分離

中圖分類號：Q-331 文獻標志碼：B

浙科版高中生物學《必修1.分子與細胞》教材中以洋蔥紫色外表皮為實驗材料、利用質量濃度為0.3∥mL的蔗糖溶液和清水分別觀察質壁分離及其復原現(xiàn)象。學生通過該實驗的實施，加深對滲透概念的理解，從而對植物細胞結構有了更深層次的認識。因此，該實驗對學生的知識理解與建構尤為重要。

1存在問題

在實驗操作中，洋蔥紫色外表皮撕取困難。學生利用鑷子撕取紫色外表皮時，易出現(xiàn)多層細胞、色素流失的問題，影響觀察效果。而洋蔥無色內表皮易撕取，且細胞完整，但沒有色素，不易觀察。實驗時，教師常采用紅墨水與質量濃度0.3 g/mL的蔗糖溶液處理內表皮細胞后觀察質壁分離及其復原，但現(xiàn)象并不明顯。

2實驗改進

在進行“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原”預實驗時，學生發(fā)現(xiàn)個別洋蔥存在紫色內表皮的現(xiàn)象。通過觀察紫色內表皮出現(xiàn)的位置，查閱文獻資料，發(fā)現(xiàn)“花色素苷合成的主要影響因素是光，通過光的信號轉導途徑，直接或間接地調節(jié)相關酶基因表達來影響花色素苷的合成”的原理。因此希望利用光照誘導液泡產生花色素苷，獲得紫色內表皮。

師生共同設計以下幾種實驗方案，獲得紫色內表皮：

實驗方法1：將洋蔥鱗葉放置在含有清水的培養(yǎng)皿中，光照。約1-2 d出現(xiàn)紫色內表皮。

實驗方法2：用刀片在洋蔥鱗莖上切出方塊小孔，并切去鱗莖盤，水培、光照。約3。4 d出現(xiàn)紫色內表皮。

實驗方法3：用牙簽插入洋蔥，拔出，切去鱗莖盤，水培、光照。約3-4 d出現(xiàn)紫色內表皮。

實驗方法5：用刀片切去鱗葉干燥部分，縱切鱗葉，切去鱗莖盤，水培、光照。約2-3 d出現(xiàn)紫色內表皮。

方法1獲得紫色內表皮的時間短，但是鱗葉干癟，易腐爛;方法2操作麻煩，洋蔥易腐爛。綜合考慮實驗方法3、4效果最佳，且光照時間越久，紫色內表皮的顏色越深。

3實驗現(xiàn)象

光照處理后的洋蔥鱗葉紫色內表皮易撕取，并且撕取面積大，洋蔥的一個鱗葉內表皮即可滿足40位學生使用。將獲得的紫色內表皮置于顯微鏡下，觀察到洋蔥紫色內表皮單層細胞，細胞完整且細胞內存在紫色大液泡、排列整齊。可見該材料是觀察質壁分離的優(yōu)良材料。

4實驗拓展

學生進行植物細胞質壁分離實驗時，除了完成教材中實驗材料的觀察和實驗，還利用洋蔥紫色內表皮及其他章節(jié)提及的黑藻葉肉細胞與番茄果肉中的圓粒狀細胞作為拓展實驗材料。拓展材料的使用旨在加深學生對滲透的理解，通過對比不同的實驗材料，培養(yǎng)學生的科學思維與科學探究能力。

紫色內表皮易撕取，且細胞完整性好。采用質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液處理，需要4-6 min出現(xiàn)質壁分離。部分小組更換成0.4 g/mL的蔗糖溶液，質壁分離時間更短，用清水處理細胞可見細胞質壁分離復原。學生從而得出結論：同一植物，不同取材位置，細胞液的濃度可能并不相同。學生也提出猜想可能是光照引起色素的產生，從而影響了細胞液的濃度。因此，興趣小組在課后進一步實驗探究。

個別學生觀察到黑藻葉片有2至3層細胞，猜測該實驗現(xiàn)象是因為選擇黑藻成熟葉片進行觀察。部分小組選擇幼嫩小葉或將黑藻成熟葉片斜撕，即可在顯微鏡下觀察到單層細胞。用質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液處理，可觀察到葉綠體從分散變?yōu)榫奂?。由此，學生得出結論，質壁分離是質膜及其以內部分與細胞壁分離。從實驗現(xiàn)象到得出結論，學生小組討論，組間分享，對植物細胞的滲透作用理解更加深入。

用解剖針或牙簽挑取番茄果肉，涂抹于載玻片上，即可觀察到大且松散的番茄果肉圓粒狀細胞，細胞內含有少量色素。用質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液處理，細胞質壁分離緩慢，且因色素過少，實驗現(xiàn)象并不明顯。學生改用0.4g/mL的蔗糖紅墨水混合溶液處理后，實驗效果更佳。這說明不同的實驗材料，處理方式并不相同，通過改進實驗方法，均可實現(xiàn)質壁分離的觀察。

5實驗評價與反思

①保留傳統(tǒng)實驗材料洋蔥，通過簡單的光照處理，獲得紫色內表皮，解決學生實驗中取材困難的問題，發(fā)揮洋蔥更大的魅力。

②源于教材，拓展教材。利用教材涉及的實驗材料拓展本節(jié)實驗內容，學生通過觀察不同的植物細胞，發(fā)現(xiàn)參照物不同，質壁分離的現(xiàn)象也不相同，多方位、多角度思考觀察到的實驗現(xiàn)象，從不同的角度去認識滲透吸水與失水，鞏固新知，拓展新知。

③學生通過比較不同的實驗方法，獲得洋蔥紫色內表皮，從而培養(yǎng)科學思維與科學探究能力，提升對生物學探究實驗的興趣;比較不同實驗材料的實驗現(xiàn)象，從而改進實驗方法，以觀察到植物細胞的質壁分離及其復原，體會到實驗設計需充分考慮實驗材料的特點。

實驗課是學生進一步了解生物學的有效途徑，也是培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究的有力方法。教師只要在實驗上做一些小的改進，就能讓實驗教學產生很大的突破。而這種精彩需要每一位生物學教師用心去創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)。