劉珠麗

【摘要】 通過物理方法和化學(xué)方法相結(jié)合的辦法，對細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系進(jìn)研究，對原教材實(shí)驗(yàn)處理進(jìn)行改進(jìn)，使新實(shí)驗(yàn)流程更適應(yīng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。

【關(guān)鍵詞】 細(xì)胞大小 物質(zhì)運(yùn)輸 真空抽氣

【中圖分類號】 G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2017）09-073-01

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探究“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系”實(shí)驗(yàn)是人教版教材高中生物必修一中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生理解細(xì)胞不能無限長大的原因，并通過實(shí)際操作讓學(xué)生對細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系有具體的認(rèn)識。

一、實(shí)驗(yàn)原型及不足之處

原教材中實(shí)驗(yàn)操作為將含有酚酞的瓊脂塊放到裝有NaOH溶液的燒杯中，酚酞遇堿變紅。通過測量瓊脂塊變紅區(qū)域的大小，計(jì)算變紅區(qū)域大小與整個(gè)瓊脂塊的體積之比，來比較不同大小瓊脂塊物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男省?/p>

該方法中制備含酚酞瓊脂塊的步驟較為復(fù)雜，且NaOH溶液具有腐蝕性，學(xué)生在操作過程中存在一定的安全隱患。

二、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)之處

（一）實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)

由于制作瓊脂塊需先將瓊脂溶于水加熱融化，在其冷卻過程中加入酚酞，待其凝固后再切成不同大小的正方體。該過程比較繁瑣，為了節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，一般由實(shí)驗(yàn)員老師提前準(zhǔn)備好，學(xué)生缺少了該環(huán)節(jié)的參與。有研究者對幾種材料已做過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，取得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。然而，筆者想找到一種可以讓學(xué)生們在實(shí)驗(yàn)室全程參與且無任何安全隱患，又能更形象的體現(xiàn)細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)牟牧?，?jīng)過反復(fù)的嘗試，筆者分別用涼粉、豆腐、馬鈴薯、白蘿卜、茄子等作為實(shí)驗(yàn)材料，最后發(fā)現(xiàn)，用馬鈴薯代替含酚酞的瓊脂塊，實(shí)驗(yàn)效果明顯。而且馬鈴薯一年四季均可買到，價(jià)格便宜，其在翻動時(shí)不會像瓊脂塊那樣容易破碎，更省去制備瓊脂塊的環(huán)節(jié)，縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。

其次，瓊脂塊是一種化學(xué)材料，用化學(xué)材料來模擬生物細(xì)胞，學(xué)生不容易理解，用馬鈴薯塊中的細(xì)胞團(tuán)來模擬一個(gè)細(xì)胞，馬鈴薯是一種生物材料，學(xué)生更容易理解。

再次，用酸性品紅和白醋代替NaOH溶液，酸性品紅是酸性染料，呈紅色粉末狀，能溶于水。它是良好的細(xì)胞制染色劑，在動物制片上應(yīng)用很廣，在植物制片上用來染皮層、髓部等薄壁細(xì)胞和纖維素壁。組織切片在染色前先浸在帶酸性的水中，可增強(qiáng)它的染色力。酸性品紅和白醋均沒有腐蝕性，學(xué)生在操作過程中不存在安全隱患。

（二）實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)

采用真空抽氣法，利用醫(yī)院里常用的一種醫(yī)療器械——注射器（200mL）（圖1），該材料新穎，容易吸引學(xué)生們的注意力，讓學(xué)生感興趣并提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，且該方法在一定程度上可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

本實(shí)驗(yàn)也可以用加熱法來縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，加熱法的效果明顯，但是高溫也存在一定的安全隱患。

三、實(shí)驗(yàn)器材

四、實(shí)驗(yàn)原理及裝置說明

醋酸能夠改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞；在相同時(shí)間內(nèi)，物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)細(xì)胞的體積與細(xì)胞的總體積之比可以反映細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男?。利用抽氣法抽去馬鈴薯塊表層的空氣，加速酸性品紅進(jìn)入馬鈴薯塊（圖2）。

五、實(shí)驗(yàn)過程

用干凈的小刀將新鮮馬鈴薯切成邊長分別為2cm，1cm的正方形；將馬鈴薯塊放進(jìn)玻璃容器瓶內(nèi)，依次加入食用白醋和適量酸性品紅，將馬鈴薯塊淹沒，用塑料針筒進(jìn)行抽氣3～5次，并搖動玻璃容器瓶；15-20分鐘后，小心倒出塑料瓶內(nèi)溶液；取出馬鈴薯塊，用小刀將馬鈴薯塊切成兩半。觀察切面，測量每一塊上酸性品紅擴(kuò)散的深度，并記錄測量結(jié)果（圖3）（表1）。

六、討論

通過模擬實(shí)驗(yàn)可以看出，細(xì)胞體積越大，其相對表面積越小，細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男示驮降汀＜?xì)胞表面積與體積的關(guān)系限制了細(xì)胞的長大。

本實(shí)驗(yàn)中馬鈴薯作為生物材料相對瓊脂塊能更直接的展示細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系；用醋酸溶液處理馬鈴薯塊，可以讓學(xué)生重溫《觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布》中“鹽酸改變細(xì)胞膜的通透性”的知識點(diǎn)；采用酸性品紅浸泡經(jīng)過鹽酸處理的馬鈴薯塊，可以讓學(xué)生深刻體會“擴(kuò)散現(xiàn)象”的原理；采用真空抽氣法，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和積極探討實(shí)驗(yàn)的熱情，并節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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