1.了解植物细胞质壁分离的原理,学会观察植物细胞质壁分离和复原的方法。
2.理解渗透作用的原理和条件,了解渗透势与植物水分代谢、生长及抗逆性等的密切关系。
3.规范显微镜的使用方法。
生长的植物细胞是一个渗透系统,细胞膜是一个半透膜系统。活细胞的原生质及其表层具有透性,原生质层内部含有一个大液泡,具有一定的溶质势。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,即细胞与外界高渗溶液接触时,细胞液中的水分就透过细胞膜进入外界溶液中,使细胞壁和细胞膜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,失水持续发生时,原生质会随着液泡一起收缩,原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来,发生质壁分离现象。
当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时,即细胞与低渗溶液接触时,外界溶液中的水分就透过细胞膜进入细胞液中,具有液泡的原生质体就又吸水,整个原生质体就会慢慢地恢复成原来的状态,而发生质壁分离复原。
1.仪器、用具:显微镜、培养皿、载玻片、盖玻片、刀片、尖头镊子、解剖针、酒精灯、火柴、吸水纸。
2.材料:洋葱鳞叶。
3.试剂:0.03%中性红溶液、1mol/L硝酸钾溶液。
1.制片:将载玻片洗净晾干,中央滴一滴蒸馏水。切下一片较幼嫩的洋葱鳞片,用刀片在鳞片内侧割划成0.5cm左右的小块,用镊子将内表皮小块轻轻撕下,投入0.03%的中性红溶液中染色5~10min,取出1~2片,在蒸馏水中稍加冲洗,小心地将其平展铺到载玻片水滴中,盖上盖玻片,在显微镜下观察,可以看出明显的液泡染色,无色透明的原生质层则紧贴细胞壁。
2.观察质壁分离现象:在显微镜上取下装片,放在实验桌上。从盖玻片的一边滴一滴1mol/L硝酸钾溶液并在对边用滤纸吸水,将硝酸钾溶液引入盖玻片下,使硝酸钾溶液与制片接触,立即用高倍镜观察细胞发生的变化,可看到细胞内很快发生质壁分离,中央液泡变小,原生质层脱离细胞壁。
3.观察细胞质壁分离的复原现象:观察到质壁分离后,从显微镜上取下装片,放在实验桌上。从盖玻片的一侧滴入清水,在对边用滤纸缓缓吸去硝酸钾溶液,重复几次。洋葱鳞片叶表皮浸润在清水中,使质壁分离剂(即高渗的硝酸钾溶液)基本上被洗掉。用高倍显微镜观察,可看到质壁分离停止进行,中央液泡逐渐胀大,原生质层又逐渐贴向细胞壁,最后又充满整个细胞腔,这就是质壁分离复原现象。质壁分离复原缓缓进行时,细胞仍会正常存活;如进行很快,则原生质体会发生机械破坏而死亡。
4.另取一部分制片置于载玻片上,先在酒精灯上加热以杀死细胞,再引入高渗的硝酸钾溶液,观察有无质壁分离发生。
1.在实验中,当质壁分离现象出现后,观察时间不宜过长,以免细胞因长期处于失水状态而死亡,影响质壁分离复原现象的观察。
2.观察质壁分离和复原的整个过程中,细胞一定要保持活性,使用的外界溶液浓度要适当,浓度过大,质壁分离速度快,会影响细胞的活性。
3.洋葱未经过处理时也可取外表皮作为实验材料,外表皮呈紫色可不经染色,直接观察质壁分离复原现象。
1.绘制细胞的质壁分离及质壁分离复原图。
2.参考植物细胞的质壁分离现象,以小组为单位讨论动物细胞的失水与吸水的过程,并比较植物细胞与动物细胞失水与吸水过程的异同。