質(zhì)壁分離

實(shí)驗(yàn)原理

當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，根據(jù)擴(kuò)散作用原理，水分子會由細(xì)胞液中滲出到外界溶液中，通過滲透作用失水;由于細(xì)胞壁和原生質(zhì)層的伸縮性不同，細(xì)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(xì)胞液濃度，則細(xì)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(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的方法;

2.理解植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原的原理。

重點(diǎn)難點(diǎn)

1.初步掌握植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)方法;2.臨時(shí)裝片的制作;3.低倍顯微鏡的使用。實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)為30%的蔗糖溶液、清水。

方法步驟

一 臨時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)效果明顯。Ⅱ:將洋蔥的外層剝?nèi)蓪?，因?yàn)樘幱谧钔獾目赡芤呀?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(xì)胞，如果撕的太厚，則會使細(xì)胞重疊，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)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(xì)胞完全浸在幾乎是清水中;

觀察

先在低倍鏡找到一個(gè)質(zhì)壁分離現(xiàn)象比較明顯的細(xì)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(xì)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(xì)胞死亡。三 總結(jié):細(xì)胞液濃度小于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞通過滲透作用失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象;細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)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(xì)胞主動或被動吸收溶質(zhì)微粒而使細(xì)胞液濃度增大，植物細(xì)胞會吸水引起質(zhì)壁分離后的自動復(fù)原。

液泡內(nèi)細(xì)胞液的滲透壓可通過下式計(jì)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(fù)值表示細(xì)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(qiáng)。

科學(xué)家通過對洋蔥作質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn),可以了解到兩個(gè)事實(shí)，一是細(xì)胞泡液的濃度(洋蔥細(xì)胞為0.55-0.8mol/L左右)，二是細(xì)胞壁具有全滲透性，而細(xì)胞質(zhì)、細(xì)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(xì)胞壁的伸縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時(shí)，原生質(zhì)層就會與細(xì)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(xì)胞的前提下，細(xì)胞可通過去質(zhì)壁分離回復(fù)原樣,即讓細(xì)胞脫離高滲環(huán)境，進(jìn)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(xì)胞浸在高滲溶液中時(shí)，原生質(zhì)收縮而和細(xì)胞壁分離，此現(xiàn)象稱為質(zhì)壁分離。由于細(xì)胞膜與液胞膜的半透性，在高滲液中細(xì)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(shí)膨壓為0)。若進(jìn)一步脫水，原生質(zhì)體收縮同細(xì)胞壁分離，當(dāng)細(xì)胞液的滲透壓與外液相等時(shí)，便停止收縮。把此時(shí)所用的溶液稱為質(zhì)壁分離液。作為分離液，細(xì)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(xì)胞膜和細(xì)胞壁吸附力強(qiáng)的Ca2+作為分離液，則整個(gè)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(xì)胞浸入分離液中就出現(xiàn)凹形分離，隨著時(shí)間推移則凹形部位減弱，最后整個(gè)原生質(zhì)體呈現(xiàn)凸形分離狀態(tài)，至此所需的時(shí)間稱為質(zhì)壁分離時(shí)間。此外用K+ ，Na+ 、Li+，則細(xì)胞膜的透性增高，由于離子滲入細(xì)胞質(zhì)的結(jié)果，細(xì)胞質(zhì)膨脹而粘性減少，細(xì)胞壁與液胞被壓迫，而原生質(zhì)集中于細(xì)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(xì)胞壁切斷，可取出原生質(zhì)體。

滲透壓:因?yàn)榘胪改?nèi)外液體的濃度不同而產(chǎn)生壓強(qiáng)的不同。

注:質(zhì)壁分離時(shí)原生質(zhì)層和細(xì)胞壁之間的液體是實(shí)驗(yàn)所用的液體和細(xì)胞內(nèi)滲透出的水。

質(zhì)壁分離有凸形和凹形之分。

機(jī)械分離法:常用于分離藻類原生質(zhì)體，采用滲透方法使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，用刀把細(xì)胞壁切破，使原生質(zhì)體流出。(手工操作難度大，得率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力)

酶解分離法:用酶(瓊脂酶，果膠酶，纖維素酶等)將細(xì)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。