植物细胞的质壁分离和渗透势的测定

植物细胞的质壁分离和渗透势的测定

王超雄131140009

一：实验目的

1）了解植物细胞的结构。

2）学会制作临时玻片标本。

3）了解植物细胞质壁分离的原理。

4）用质壁分离的方法大致测定植物细胞的渗透势。

二：实验原理

成熟的植物细胞是一个渗透系统，活细胞的细胞质及其表层（质膜和液泡膜）有选择透性，细胞内部含有液泡，液泡内的细胞液具有一定的溶质势。当将植物组织细胞置于对其无毒害的外界溶液中处理一定时间，细胞液与外界溶液的水势差决定水分移动的方向与速度。当细胞与外界高渗溶液（即低水势溶液）接触时，细胞内的水分外渗，原生质体随着液泡一起收缩而发生质壁分离。若植物组织细胞内的细胞液与其周围的某种溶液处于渗透平衡状态，水分的净迁移为零，此时植物细胞的压力势为零，因具液胞细胞的衬质势（即衬质（如蛋白质纤维素等）中水的化学势）很小，可忽略不计，因此此时细胞液的渗透势就等于该溶液的渗透势。该溶液的浓度即为该植物组织的等渗浓度。

当用一系列梯度浓度的溶液观察植物细胞质壁分离现象时，细胞的等渗浓度将介于刚刚引起质壁分离的浓度和尚不能引起质壁分离的浓度之间的溶液浓度。通常把视野中有50％的细胞发生角隅质壁分离定为初始质壁分离，因而可把引起细胞初始质壁分离的外界溶液称为等渗溶液，该溶液具有的渗透势即等于细胞的渗透势。由于很难找到正好引起50％细胞发生质壁分离的浓度，因此通常将观察到的引起质壁分离的最低浓度与不能引起质壁分离的最高浓度的平均值视为等渗溶液浓度，代入Van’t Hoff公式，即可计算出外界溶液的渗透势，从而得出植物细胞渗透势。

Ψπ = - RTiC

式中Ψπ为细胞渗透势，以MPa (兆帕)为单位。

R为气体常数，为=0.008314 MPa.L/(mol.K)

T为绝对温度，单位K，即273+t，t为实验温度（℃）。

i为解离系数，蔗糖为1。

C为等渗溶液的浓度，单位为mol/L。

则：Ψπ=-0.008314×(273+t)×1×C (MPa)

三：实验原料与器械

实验原料：洋葱、0.1-0.6mol/L每个浓度的蔗糖溶液、1mol/L蔗糖溶液、lmol/L 硝酸钾溶液、lmol/L氯化钙溶液l。

实验器材：载玻片、盖玻片、刀片、尖头镊子、吸水纸、显微镜，温度计。四：实验过程

1）剥取洋葱鳞茎的鳞片叶（外表皮紫色较浓的为好）。用刀片在叶片外表皮划一0.5 cm见方的“井”字。用尖嘴镊从“井”字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮撕下。

2）从盖玻片的一边分别滴1滴1mol/L的蔗糖溶液、lmol/L硝酸钾溶液、lmol/L 氯化钙溶液，在对边用滤纸吸水，重复两次，将溶液引入盖玻片下使之与材

料接触并立即镜检，分别观察在3种不同溶液中发生的质壁分离现象并选择典型细胞拍照。

3） 用烧杯分别取分别为0.1、0.2、 0.3、0.4、0.5、0.6mol/L 的蔗糖溶液各20ml 。

4） 用相同方法把洋葱鳞片叶外表皮撕下。

5） 用镊子把撕取的洋葱外表皮迅速投入各浓度的蔗糖溶液中，使其完全浸没。

（投入时先从高浓度开始）。

6） 让洋葱表皮在各浓度的蔗糖溶液中平衡5-10min 后，从高浓度开始依次取出

放入显微镜下观察质壁分离的情况（低倍镜即可），记录观察结果。载玻片上要滴相同浓度的溶液。

7） 找到引起半数以上细胞原生质刚刚发生质壁分离的浓度和不引起质壁分离

的浓度。在此条件下，细胞的渗透势与两个溶液浓度的平均的渗透势相等。根据公式计算洋葱细胞液渗透压。

五：实验结果

六：实验结论

1）植物细胞基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核。其中细胞壁位于最外层，主要起保护细胞维持细胞的正常形态的功能；细胞膜控制细胞内外物质的进出，保持细胞内部环境的相对稳定；而细胞质是进行生命活动的重要场所，

其中的液泡与植物的颜色和细胞的吸水和失水有关；细胞核含有遗传物质，是细胞内遗传信息的储存复制和转录的主要场所，对细胞的结构和功能具有调节控制作用。

2）由图可大致看出，细胞在0.4mol/L的蔗糖溶液中基本不分离，在0.5mol/L蔗糖溶液有一半发生质壁分离，故可推算洋葱鳞片叶表皮细胞细胞液浓度约为0.45mol/L，有上述公式可算出洋葱鳞片叶表皮细胞细胞液渗透势为-1.08MPa。七：问题解答

1）植物细胞质壁分离时有哪些形状？

如果用对细胞膜和细胞壁吸附力强的Ca2+作为分离液，则细胞整个原生质体轮廓向内凹陷而引起凹形质壁分离。如果用吸附力弱的K +和Na+作为分离液，则细胞原生质体向外凸出而出现凸形质壁分离。此外用K+ ，Na+ 、Li+，作为分离液，则细胞膜的透性增高，由于离子渗入细胞质的结果，细胞质膨胀而粘性减少，细胞壁与液胞被压迫，而原生质集中于细胞分离的一端，有如着冠状态，这种现象称为冠状质壁分离。

2）在选材和制作切片时需要注意什么？

选材：(1)选用紫色特别深的洋葱外表皮;(2)在实验之前，最好将洋葱放在水中浸泡一下，可以使洋葱吸水多一些，而且代谢也比较旺盛，实验效果明显。(3)将洋葱的外层剥去两层，因为处于最外的可能已经死亡。(4)取表皮时在洋葱的外表皮上，用刀片划“井”字，用镊子轻轻撕取一小块，关键是最好撕取单层细胞，如果撕的太厚，则会使细胞重叠，严重影响实验效果。

制片：(1)洋葱表皮不能卷曲起来。(2)不能带有气泡。(3)加盖玻片时，要从一侧大约45°角放下，在载玻片和盖玻片之间充满了清水，以便挤出空气。

3）

八：参考文献

《对“植物细胞质壁分离与自动复原”现象的再思考》

张云、林颖轁、陈巧生物学教学2013年第38卷第9期

百度百科（关于质壁分离、渗透势的条目）