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。

活动具体方案：

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

实验材料：紫色的洋葱鳞片叶

用具：刀片，尖头镊子，滴管，载玻片，盖玻片，显微镜，吸水纸。

试剂：质量浓度为0．3 g/mL的蔗糖溶液，清水。

三．方法步骤

（1）制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片

用滴管在载玻片滴一滴清水。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。

观察记录表格示例：

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）．表达和交流下载本文