質(zhì)壁分離基本介紹

液泡內(nèi)細胞液的滲透壓可通過下式計算:

π=-g×c×R×T

g 為滲透系數(shù)

c 外界滲透濃度

R 氣體常數(shù),8.31 J/Mol·K

T 絕對溫度

負值表示細胞液向外滲出，π的絕對值越大，表示泡液往外滲出的趨勢越強。

科學(xué)家通過對洋蔥作質(zhì)壁分離的實驗,可以了解到兩個事實，一是細胞泡液的濃度(洋蔥細胞為0.55-0.8mol/L左右)，二是細胞壁具有全滲透性，而細胞質(zhì)、細胞膜和液泡膜組成的原生質(zhì)膜是半滲透的。

由于原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質(zhì)層就會與細胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發(fā)生了質(zhì)壁分離。

在質(zhì)壁分離不損壞細胞的前提下，細胞可通過去質(zhì)壁分離回復(fù)原樣,即讓細胞脫離高滲環(huán)境，進入等滲或低滲環(huán)境，而且功能無損。

質(zhì)壁分離 plasmolysis 把液泡發(fā)育良好的植物細胞浸在高滲溶液中時，原生質(zhì)收縮而和細胞壁分離，此現(xiàn)象稱為質(zhì)壁分離。由于細胞膜與液胞膜的半透性，在高滲液中細胞液脫水而膨壓下降，不久就呈現(xiàn)質(zhì)壁分離的臨界狀態(tài)(此時膨壓為0)。若進一步脫水，原生質(zhì)體收縮同細胞壁分離，當細胞液的滲透壓與外液相等時，便停止收縮。把此時所用的溶液稱為質(zhì)壁分離液。作為分離液，細胞膜對其溶質(zhì)必須具有半透性，分子量較大的非電解質(zhì)(如糖)或溶解度高的中性鹽常被用作分離液。如用對細胞膜和細胞壁吸附力強的Ca2+作為分離液，則整個原生質(zhì)體輪廓向內(nèi)凹陷而引起凹形質(zhì)壁分離。如果用吸附力弱的K 和Na 作為分離液，則向外凸出而出現(xiàn)凸形質(zhì)壁分離，通常把細胞浸入分離液中就出現(xiàn)凹形分離，隨著時間推移則凹形部位減弱，最后整個原生質(zhì)體呈現(xiàn)凸形分離狀態(tài)，至此所需的時間稱為質(zhì)壁分離時間。此外用K+ ，Na+ 、Li+，則細胞膜的透性增高，由于離子滲入細胞質(zhì)的結(jié)果，細胞質(zhì)膨脹而粘性減少，細胞壁與液胞被壓迫，而原生質(zhì)集中于細胞分離的一端，有如著冠狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為冠狀質(zhì)壁分離。利用質(zhì)壁分離，可以測出水與溶質(zhì)的透性(原生質(zhì)測定法)，此外如把質(zhì)壁分離的細胞壁切斷，可取出原生質(zhì)體。

滲透壓:因為半透膜內(nèi)外液體的濃度不同而產(chǎn)生壓強的不同。

注:質(zhì)壁分離時原生質(zhì)層和細胞壁之間的液體是實驗所用的液體和細胞內(nèi)滲透出的水。

質(zhì)壁分離有凸形和凹形之分。

實驗原理

當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，根據(jù)擴散作用原理，水分子會由細胞液中滲出到外界溶液中，通過滲透作用失水;由于細胞壁和原生質(zhì)層的伸縮性不同，細胞壁伸縮性較小，而原生質(zhì)層伸縮性較大，從而使二者分開;反之，外界溶液濃度小于細胞液濃度，則細胞通過滲透作用吸水，分離后的質(zhì)和壁又復(fù)原。

目的要求

1.初步學(xué)會觀察植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的方法;

2.理解植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原的原理。

重點難點

1.初步掌握植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗方法;2.臨時裝片的制作;3.低倍顯微鏡的使用。實驗器材:紫色洋蔥的鱗片葉、刀子、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡;質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液或質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液、清水。

方法步驟

一 臨時裝片制作:1選材:(1)選用紫色特別深的洋蔥外表皮;說明:Ⅰ:在實驗之前，最好將洋蔥放在水中浸泡一下，可以使洋蔥吸水多一些，而且代謝也比較旺盛，實驗效果明顯。Ⅱ:將洋蔥的外層剝?nèi)蓪?，因為處于最外的可能已?jīng)死亡。(2)取表皮:在洋蔥的外表皮上，用刀片劃"井"字，用鑷子輕輕撕取一小塊;關(guān)鍵:最好撕取單層細胞，如果撕的太厚，則會使細胞重疊，嚴重影響實驗效果;2制片:在載玻片中央滴上一滴清水，然后將取下的洋蔥表皮放在水中，平展開來;加上蓋玻片。注意:Ⅰ:洋蔥表皮不能卷曲起來;Ⅱ:不能帶有氣泡;Ⅲ加蓋玻片時，要從一側(cè)大約45°角放下，在載玻片和蓋玻片之間充滿了清水，以便擠出空氣。

處理

取下臨時裝片，在一側(cè)滴入清水，另一側(cè)再用吸水紙重復(fù)幾次吸引，以確保洋蔥表皮細胞完全浸在幾乎是清水中;

觀察

先在低倍鏡找到一個質(zhì)壁分離現(xiàn)象比較明顯的細胞，然后觀察，可見和剛才相反的現(xiàn)象，中央液泡漸漸變大，顏色變淺，最后原生質(zhì)層又和細胞壁緊緊地貼在一起;若質(zhì)壁分離沒有復(fù)原，則證明外界溶液濃度過高，導(dǎo)致細胞死亡。三 總結(jié):細胞液濃度小于外界溶液濃度時，細胞通過滲透作用失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象;細胞液濃度大于外界溶液濃度時，細胞通過滲透作用吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。

如果外界溶液是葡萄糖、硝酸鉀、氯化鈉、尿素、乙二醇等，質(zhì)壁分離后因細胞主動或被動吸收溶質(zhì)微粒而使細胞液濃度增大，植物細胞會吸水引起質(zhì)壁分離后的自動復(fù)原。

機械分離法:常用于分離藻類原生質(zhì)體，采用滲透方法使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，用刀把細胞壁切破，使原生質(zhì)體流出。(手工操作難度大，得率低，費時費力)

酶解分離法:用酶(瓊脂酶，果膠酶，纖維素酶等)將細胞壁分解。(條件溫和，原生質(zhì)體完整性好，活力高，得率高) 因此原生質(zhì)體制備多采用酶解法，此法操作過程分為:取材消毒，酶解制備， 原生質(zhì)體收集。