“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”的实验改进

陈潇潇 梁世仰

摘要：基于“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中紫色外表皮取材困难的问题，利用光照处理，获得紫色内表皮，解决问题，简化实验。利用黑藻叶肉细胞及番茄果肉圆粒状细胞进行实验拓展，观察不同材料质壁分离的现象，巩固渗透概念的理解。

关键词：洋葱内表皮细胞 光照 质壁分离

中图分类号：Q-331 文献标志码：B

浙科版高中生物学《必修1.分子与细胞》教材中以洋葱紫色外表皮为实验材料、利用质量浓度为0.3∥mL的蔗糖溶液和清水分别观察质壁分离及其复原现象。学生通过该实验的实施，加深对渗透概念的理解，从而对植物细胞结构有了更深层次的认识。因此，该实验对学生的知识理解与建构尤为重要。

1存在问题

在实验操作中，洋葱紫色外表皮撕取困难。学生利用镊子撕取紫色外表皮时，易出现多层细胞、色素流失的问题，影响观察效果。而洋葱无色内表皮易撕取，且细胞完整，但没有色素，不易观察。实验时，教师常采用红墨水与质量浓度0.3 g/mL的蔗糖溶液处理内表皮细胞后观察质壁分离及其复原，但现象并不明显。

2实验改进

在进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”预实验时，学生发现个别洋葱存在紫色内表皮的现象。通过观察紫色内表皮出现的位置，查阅文献资料，发现“花色素苷合成的主要影响因素是光，通过光的信号转导途径，直接或间接地调节相关酶基因表达来影响花色素苷的合成”的原理。因此希望利用光照诱导液泡产生花色素苷，获得紫色内表皮。

师生共同设计以下几种实验方案，获得紫色内表皮：

实验方法1：将洋葱鳞叶放置在含有清水的培养皿中，光照。约1-2 d出现紫色内表皮。

实验方法2：用刀片在洋葱鳞茎上切出方块小孔，并切去鳞茎盘，水培、光照。约3。4 d出现紫色内表皮。

实验方法3：用牙签插入洋葱，拔出，切去鳞茎盘，水培、光照。约3-4 d出现紫色内表皮。

实验方法5：用刀片切去鳞叶干燥部分，纵切鳞叶，切去鳞茎盘，水培、光照。约2-3 d出现紫色内表皮。

方法1获得紫色内表皮的时间短，但是鳞叶干瘪，易腐烂;方法2操作麻烦，洋葱易腐烂。综合考虑实验方法3、4效果最佳，且光照时间越久，紫色内表皮的颜色越深。

3实验现象

光照处理后的洋葱鳞叶紫色内表皮易撕取，并且撕取面积大，洋葱的一个鳞叶内表皮即可满足40位学生使用。将获得的紫色内表皮置于显微镜下，观察到洋葱紫色内表皮单层细胞，细胞完整且细胞内存在紫色大液泡、排列整齐。可见该材料是观察质壁分离的优良材料。

4实验拓展

学生进行植物细胞质壁分离实验时，除了完成教材中实验材料的观察和实验，还利用洋葱紫色内表皮及其他章节提及的黑藻叶肉细胞与番茄果肉中的圆粒状细胞作为拓展实验材料。拓展材料的使用旨在加深学生对渗透的理解，通过对比不同的实验材料，培养学生的科学思维与科学探究能力。

紫色内表皮易撕取，且细胞完整性好。采用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理，需要4-6 min出现质壁分离。部分小组更换成0.4 g/mL的蔗糖溶液，质壁分离时间更短，用清水处理细胞可见细胞质壁分离复原。学生从而得出结论：同一植物，不同取材位置，细胞液的浓度可能并不相同。学生也提出猜想可能是光照引起色素的产生，从而影响了细胞液的浓度。因此，兴趣小组在课后进一步实验探究。

个别学生观察到黑藻叶片有2至3层细胞，猜测该实验现象是因为选择黑藻成熟叶片进行观察。部分小组选择幼嫩小叶或将黑藻成熟叶片斜撕，即可在显微镜下观察到单层细胞。用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，可观察到叶绿体从分散变为聚集。由此，学生得出结论，质壁分离是质膜及其以内部分与细胞壁分离。从实验现象到得出结论，学生小组讨论，组间分享，对植物细胞的渗透作用理解更加深入。

用解剖针或牙签挑取番茄果肉，涂抹于载玻片上，即可观察到大且松散的番茄果肉圆粒状细胞，细胞内含有少量色素。用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞质壁分离缓慢，且因色素过少，实验现象并不明显。学生改用0.4g/mL的蔗糖红墨水混合溶液处理后，实验效果更佳。这说明不同的实验材料，处理方式并不相同，通过改进实验方法，均可实现质壁分离的观察。

5實验评价与反思

①保留传统实验材料洋葱，通过简单的光照处理，获得紫色内表皮，解决学生实验中取材困难的问题，发挥洋葱更大的魅力。

②源于教材，拓展教材。利用教材涉及的实验材料拓展本节实验内容，学生通过观察不同的植物细胞，发现参照物不同，质壁分离的现象也不相同，多方位、多角度思考观察到的实验现象，从不同的角度去认识渗透吸水与失水，巩固新知，拓展新知。

③学生通过比较不同的实验方法，获得洋葱紫色内表皮，从而培养科学思维与科学探究能力，提升对生物学探究实验的兴趣;比较不同实验材料的实验现象，从而改进实验方法，以观察到植物细胞的质壁分离及其复原，体会到实验设计需充分考虑实验材料的特点。

实验课是学生进一步了解生物学的有效途径，也是培养学生的科学思维和科学探究的有力方法。教师只要在实验上做一些小的改进，就能让实验教学产生很大的突破。而这种精彩需要每一位生物学教师用心去创造和发现。