植物细胞质壁分离与复原详细实验步骤

【教案】

实验：探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系

杨浦高级中学 张英

【教学目标】

1. 知识与技能：

(1) 观察洋葱表皮细胞的质壁分离，理解细胞吸收水分的原理。

(2) 通过对洋葱表皮细胞在不同浓度外界溶液中质壁分离程度B/A%值的测定，探究两者之间的关系。

(3) 进一步熟练显微测微尺的使用。

2. 过程与方法：

以多种合作形式，进行探究性实验，定性、定量认识植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系。

3. 情感态度与价值观：

通过探究性实验，培养学生勇于探索、实事求是的科学精神，谦虚好学、勤于实践、自信谨慎、善于与人合作的科学态度。

【教学重点】

以多种合作形式进行实验的探究、现象的观察、数据的分享、结果的分析，从而理解外界溶液浓度与植物细胞质壁分离程度的关系。

【教学难点】

1. 选取紫色洋葱外表皮细胞制作临时装片。

2. 使用显微测微尺，选择合适的细胞进行测量。

【实验仪器、材料和试剂】

显微镜、显微测微尺、联网电脑、实物投影仪、刀片、镊子、吸水纸、载玻片、盖玻片；洋葱鳞茎；10%、20%、30%的蔗糖溶液等。

【教学资源与手段】

PPT课件、演示实验用品；探究性实验教学。

【教学过程】

知识内容 教师教学设计 学生活动 设计意图

成熟植物细胞的结构 通过成熟植物细胞的显微结构模式图，复习主要结构名称。 看图作答 复习已有知识

观察植物细胞膜的若干方法

问题：有哪些方法可以观察到紧贴着细胞壁的细胞膜？ 小组讨论 激发兴趣，引入新课

制作洋葱表皮细胞临时装片 明确实验目的和步骤中的注意事项，并通过实物投影仪演示如何撕取洋葱鳞叶的外表皮。  六位同学为一组，每组两位同学选10%、两位同学选20%、两位同学选30%的蔗糖溶液。（每位同学只做一个浓度） 实验要求落实到位  在载玻片中央直接滴加1滴一定浓度的蔗糖溶液。

 撕取紫色洋葱鳞叶的外表皮，在蔗糖溶液中展平，盖上盖玻片制成临时装片。

教学目标

知识目标

理解：植物细胞发生渗透作用的原理。

能力目标

初步学会观察植物细胞质壁分离和复原的方法。

情感目标

通过实验，养成实事求是的科学态度，培养不断探求新知识的精神和合作精神。

教具准备

紫色的洋葱鳞片叶、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜、纱布、清水、培养皿、质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液

学法指导

向学生讲清提前预习的重要性，并交给学生预习的方法：首先要理解实验的原理，明确实验的目的要求。其次，通读方法步骤，仔细推敲每一步的关键字词（主要是操作性的动词），熟悉操作过程。第三，理解每一步操作的原理。

课时安排

1课时

教学过程

教学活动 教师活动 学生活动 教学后记

（一）提出问题作假设或猜想 在夏天，我们大多数的同学可能都吃过腌黄瓜或是凉拌黄瓜，那么我们有没有注意到，黄瓜在制作之前和之后我们吃的时候，它们的体积形态有什么变化？（逐渐缩小变软，而周围的浆汁变多。因为黄瓜脱水。）类似的，当萝卜条被放入浓盐水中时，会出现什么现象？（体积缩小）而放入清水中能？（体积变大）。当然这种体积上的变化并不能一直持续下去。那么，这是为什么呢？这种现象还和什么因素有关呢？

学生思考，回答

（二）导入新课，复习前面，我们学习了成熟植物细胞靠渗透作用吸水的条件、过程和原理。学生回忆上课所学的知识，理解本实验 旧知识，激发学生探究欲望。 今天，我们通过实验植物细胞的质壁分离和复原现象来证明植物细胞的吸水和失水。

的原理。

（三）讲解实验原理 当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。

当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。 认真听讲，并加以思考

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“植物细胞的质壁分离与复原”实验的疑难剖析

作者：黄万婷

来源：《新智慧·上旬刊》2019年第05期

【摘;要】新课程高考要求学生必须掌握若干个基础实验。其中，“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验的内容以及设计的原理比较复杂，与基础知识的联系更为紧密，学生在此实验中存在许多疑难。笔者通过大量的资料查证与实验，对该实验进行相关方面的探究。

【关键词】高中生物;实验原理;应用

“观察植物细胞的质壁分离与复原”是人教版高中生物必修一教材中的一个经典实验，该实验其实是连续的两个实验，一个是植物细胞质壁分离，一个是植物细胞质壁分离后复原。这个实验是在研究细胞膜的通透性时做的实验，对于一个活细胞来说，它的很多结构具有选择透过性，依赖的主要是细胞膜的结构，该实验要求学生理解细胞膜结构的特性、渗透原理以及基本的实验技能。

一、相关概念的界定

首先明确一个基本概念，“质壁分离”的“壁”指的就是细胞壁，那么“质”指的是细胞质吗？答案是否定的，所谓的“质”即原生质层。原生质层通俗来讲是三层结构连在一起的一个统一的整体，包含细胞膜、细胞质和液泡膜，范围是细胞膜以内液泡膜以外的部分。“质壁分离”研究的是原生质层和外面的这一层细胞壁之间的位置上的变化，它们两个会分开也会复原。

二、实验原理

活细胞的原生质层具有选择透过性，所谓选择透过性包含两层意思：水分子可以自由通过原生质层;某些溶质分子不能通过原生质层。具体来分析，水分子能自由地跨膜运输就会有方向，它既可以从细胞外向细胞内流动，也可以从细胞内向细胞外流动。而水分子运动的方向如何，取决于细胞内和细胞外的溶液的浓度，因此可以把水分子的运动方向概括为顺浓度梯度。顺浓度梯度顺的是水分子（溶剂）的相对含量，即从水分子多的往水分子少的方向运动，而括号中注明的这个‘浓度’指的是溶质的浓度，即从低渗往高渗方向运动。在这样一个模型的建立下，假如细胞外是一个高浓度的环境，而细胞液的浓度相对较低，这时水分子会从细胞内向细胞外运动，细胞失水，细胞液体积减小，又因为细胞膜具有流动性，所以它会向内收缩，但是细胞壁的成分是纤维素和果胶，相当于一个不变的结构，它不会收缩，这样就造成细胞壁和原生质层分离开;但如果反过来，当细胞外是一个低浓度的环境，而里面是一个高浓度的环境，它的水分子又会从细胞外向细胞内流动，那么里面吸收了更多的水分子使细胞液的体积增加，于是原生质层就会向外扩张，完成一个质壁分离后的复原，这就是一个基本的实验原理。 龙源期刊网

观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原

一、观察植物细胞的质壁分离与复原注意事项

1、实验材料的选择

最常用的实验材料是紫色洋葱鳞片。它的外表皮细胞的液泡较大，细胞液中有紫色的花青素，在显微镜下，紫色大液泡十分明显，能方便地观察到质壁分裂及其复原的过程。如无紫色洋葱，可用葫芦藓或其他藓类植物的叶片代替。选择材料必须都是活细胞，因为只有活细胞的原生质才具有选择透过性，否则将不会出现质壁分离及其复原现象

2、由于细胞壁是全透性的，而细胞膜具有选择透过性，因此，在质壁分离后。细胞壁以内细胞膜以外的物质是外界溶液，即蔗糖

3、质壁分离能够发生的外界条件是因为外界溶液的浓度大于细胞液的浓度。因此通过具有一系列浓度梯度的溶液依次做质壁分离实验，观察植物细胞发生质壁分离的临界浓度，即可测的细胞液的浓度。

4、此实验若用KNO3溶液，可观察到细胞发生质壁分离后又发生了自动复原，原因是细胞主动吸收了K+和NO3-。

二、习题

一、选择题

1、用光学显微镜观察发生质壁分离现象的洋葱表皮细胞，不能检视到染色体的原因是（ ）

A．没有用龙胆紫染色 B．试剂破坏了染色体结构 C．无染色体形成

D．显微镜倍率不够

2、选择蔗糖作质壁分离剂的原因是（ ）

A．糖是生物体的重要组成物质 B．糖是生命活动的主要能源物质

C．蔗糖分子能溶于水而透过细胞壁 D．蔗糖分子溶于水而不能透过半透膜

3、在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”实验中，之所以用已经成熟的洋葱表皮细胞做实验材料，是因为这样的细胞具有（ ）

A．伸缩性很小的细胞壁 B．功能完善的细胞膜

C．能够流动的细胞质 D．大而醒目的液泡 4、与质壁分离及复原实验的实验材料及外界溶液有关的正确叙述分别是①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度 ③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原实验④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高 ⑤外界溶液必须对细胞无毒害 ⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以（ ）