探究细胞的失水与吸水

探究细胞的失水与吸水 生物实验书 活动主题:探究细胞的失水与吸水 活动地点:长沙市一中的生物实验室 活动意义:通过植物细胞的质壁分离和复原实验，证明水分子是可以出入细胞原生质层的物质，而且水分子进出细胞的方向取决于细胞膜两边溶液的浓度，细胞吸水和失水是水分子顺相对含量梯度进行跨膜运输的过程;同时也证明细胞膜是选择透过性膜 活动人员:航模社社团成员 活动单位:航模社社团 活动预期时间:30分钟 活动目标 1(进行植物细胞失水和吸水的探究，观察植物细胞的质壁分离和复原。 2(说明植物细胞失水和吸水的条件。 背景资料 1(相关知识 (1)扩散现象如果在蔗糖浓溶液中加入清水，水分子就会进入蔗糖分子之间，直到水分子和蔗糖分子在整个体系中均匀分布为止。像这样，一种物质的分子自发地分布于另一种物质中的现象称为扩散。 (2)渗透现象如果将蔗糖水溶液与水用半透膜隔开,使膜内和膜外液面相平(图1)，静置一段时间后，可以看到膜内溶液的液面不断上升(图2)，说明水分子不断地通过半透膜进入溶液中。溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程称为渗透现象。不同浓度的两种溶液被半透膜隔开时都有渗透现象发生。半透膜是一种只允许某些物质通过，而不允许另一些物质通过的薄膜。上述实验中的半透膜只允许水分子通过，而蔗糖分子却不能通过。细胞膜、膀胱膜、毛细血管壁等都具有半透膜的性质。人工制造的火棉胶膜、玻璃纸等也具有半透膜的性质。 图1 图2 上述渗透现象产生的原因是蔗糖分子不能通过半透膜，而水分子可以自由通过半透膜。由于膜两侧单位体积内水分子数目不等，水分子在单位时间内从纯水(或稀溶液)进入蔗糖溶液的数目，比蔗糖溶液中的水分子进入纯水(或稀溶液)的数目多，因而产生了渗透现象。渗透现象的产生必须具备两个条件:一是有半透膜存在，二是半透膜两侧的溶液存在浓度差。 上述实验中，膜内溶液液面的上升不是无止境的，而是达到某一高度时 便不再上升(右图)，此时，单位时间内水分子进出膜的数目相同,达到平衡 状态，即渗透平衡。 (3)液泡液泡是植物细胞中具有膜结构的细胞器之一。植物细胞具有酸 甜苦涩等味道，植物的花、果、叶具有红橙黄绿紫等颜色，通常都与植物细胞 中的液泡有关。液泡中的液体称为细胞液。细胞液中含有细胞代谢的产物，其 主要成分是水和溶于水的糖类、有机酸、植物碱、色素和盐类等，因此，细胞 液具有一定的浓度。由于植物细胞的种类、分布部位等的不同，细胞液所含的物质也不完全相同。 2(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伸缩性大，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的复原。 活动具体: 一( 目的要求 从这个实验的过程中不仅让同学们学到基本知识，而且让学生学到科学探 究的基本过程，同时又培养质疑、求实、创新的科学态度和精神。 二( 材料用具 1实验材料:紫色的洋葱鳞片叶 ? 2用具:刀片，尖头镊子，滴管，载玻片，盖玻片，显微镜，吸水纸。 ? 3试剂:质量浓度为0(3 g/mL的蔗糖溶液，清水。 ? 三( 方法步骤 (1)制作洋葱鳞片叶外皮的临时装片 用滴管在载玻片中央滴一滴清水。用镊子撕取一小块颜色较深的洋葱鳞片叶外表皮，将这块表皮放在载玻片中央的清水滴中展平。用镊子夹起盖玻片，将盖玻片的一边先接触载玻片上的水滴，然后轻轻地 盖在水滴上。 (2)观察洋葱表皮细胞 将低倍镜对准通光孔，调节反光镜和光圈，获得明亮的视野。把做好的装片放在载物台上观察，直至获得清晰的影像。 (3)观察质壁分离 取下临时装片，水平地放在桌上。用滴管从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引。重复上述操作，使洋葱鳞片叶表皮浸润在蔗糖溶液中。用低倍镜观察蔗糖溶液中细胞的变化。 (4)观察质壁分离的复原 取下临时装片，水平地放在桌上。从盖玻片的一侧滴入1,2滴清水，在另一侧用吸水纸吸引，以吸去蔗糖溶液。这样重复几次，盖玻片下的洋葱表皮又浸润在清水中。仍用低倍镜观察，看洋葱表皮细胞又发生了什么变化。 观察记录示例: 蔗糖溶液 清水 细胞大小 植物细胞 原生质层位置 分析讨论 1(从植物体的哪些部位能够获得用来研究细胞失水和吸水的材料, 2(植物细胞在什么条件下会发生质壁分离,在什么条件下发生质壁分离的复原, 3(如果本探究用KNO3溶液代替蔗糖溶液，洋葱表皮细胞会发生什么变化, 4(动物细胞能不能通过渗透作用吸水或失水,动物细胞会不会发生质壁分离现象, (5)(分析结果，得出结论 (6)(表达和交流