殷亞妮

(江蘇省南京師范大學附屬中學 南京 210003)

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)，屬茄科多年生草本植物，塊莖富含淀粉可供食用，是全球第四大重要的糧食作物。

因其富含淀粉、蛋白質和過氧化氫酶，易于進行切塊和榨汁處理，價格便宜，方便儲存，滿足多項生物學實驗“有效、安全、經濟”的選材原則，是非常適合的實驗材料。

1 鑒定生物組織中的營養(yǎng)物質

馬鈴薯塊莖富含淀粉(約20%)和蛋白質(2%)，可作為鑒定生物組織中淀粉和蛋白質的合適材料。

1.1 淀粉的鑒定 實驗方法：①將馬鈴薯去皮、切塊，并用榨汁機將馬鈴薯塊榨成汁；②取2支試管，分別加入等體積的馬鈴薯汁，并向其中一支試管的馬鈴薯汁中滴加幾滴碘液，觀察顏色變化。也可直接在馬鈴薯塊上滴加碘液，將觀察到組織表面顏色的變化為藍色，操作簡單，現(xiàn)象明顯。

1.2 蛋白質的鑒定 實驗方法：①將馬鈴薯去皮、切塊，并用榨汁機將馬鈴薯塊榨成汁；②將馬鈴薯汁靜置5min左右，然后過濾掉不溶于水的淀粉，僅僅保留濾液；③準備2支試管，分別加入等量的濾液；④在其中一支試管的濾液中加入雙縮脲試劑，觀察顏色變化，另一支作為對照。

與空白對照(純?yōu)V液)相比，在濾液中加入雙縮脲試劑后溶液呈現(xiàn)紫色，這是蛋白質的特定顯色反應。與常規(guī)用作蛋白質鑒定的蛋清和豆?jié){相比，馬鈴薯汁濾液更易制備，且實驗效果良好。

2 驗證酶的高效性

“驗證酶的高效性”是高中階段重要的生物學實驗，通過對比無機催化劑FeCl3和過氧化氫酶對H2O2分解反應的催化效率，來驗證酶的高效性。實驗中過氧化氫酶的來源，人教版教材建議使用豬肝研磨液，蘇教版教材則建議用酵母菌溶液，一為動物材料，一為真菌。其實，過氧化氫酶在植物組織細胞中含量也很豐富，故可用馬鈴薯代替豬肝和酵母菌來提供過氧化氫酶。

實驗方法：①馬鈴薯去皮，切塊，用榨汁機榨汁，靜置5～10min，待淀粉沉淀后，取上清液(含過氧化氫酶)備用；②在3支試管中分別放入3mL 3%的H2O2溶液；③同時在這3支試管中分別滴加等量(約0.5mL)清水、FeCl3溶液及馬鈴薯汁的上清液，觀察氣泡的生成情況。

該實驗還可將馬鈴薯切成小塊加入到H2O2溶液中，催化效果也十分明顯，且可以看到因為H2O2迅速分解釋放O2而使得馬鈴薯塊漂浮在溶液中的現(xiàn)象。

此外，筆者特意觀察了馬鈴薯汁中的過氧化氫酶的活性保持情況，將在室溫(約20℃)下放置1h后的馬鈴薯汁與新鮮榨取的馬鈴薯汁比較，兩者催化H2O2分解的實驗現(xiàn)象一致，可見其酶活性可長時間保持，且馬鈴薯比豬肝更適合長期保鮮保存，用其作為實驗材料更經濟實惠。

3 驗證滲透現(xiàn)象

滲透現(xiàn)象是指水分子或其他溶劑分子通過半透膜從低濃度溶液進入高濃度溶液的現(xiàn)象。因為肉眼無法直接觀察到水分子的運動，所以需借助其他可觀測的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)來間接反映情況。教材中的“觀察紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞質壁分離和復原現(xiàn)象”的實驗，以及“觀察滲透裝置中溶液液面變化”的實驗，是通過溶液或細胞中原生質體的體積變化來反映水分子運動的。

除此之外，還可以將植物組織放入到一定濃度的外界溶液中，通過稱量植物組織的重量變化來反映水分子在植物組織和外界溶液間的運動情況。

實驗方法：①馬鈴薯去皮，切塊，稱重；②將馬鈴薯塊放入一定濃度的蔗糖溶液中，浸泡一段時間；③將馬鈴薯塊取出，并用吸水紙吸取表面殘留的蔗糖溶液，再次稱重，比較前后質量的變化。

當然，也可將馬鈴薯塊放在蒸餾水中，觀測其滲透吸水的情況。

4 探究細胞大小與物質交換的關系

人教版以含酚酞的瓊脂塊和0.1%NaOH溶液為材料，通過觀察計算NaOH擴散進瓊脂塊的體積與整個瓊脂塊的體積比，來探究細胞大小(即細胞的表面積與體積之比)與物質交換效率之間的關系，探討細胞不能無限長大的原因。

但瓊脂塊易破碎，且NaOH溶液有腐蝕性，該實驗操作具有一定的危險性，所以改由馬鈴薯塊和碘液做材料進行探究。

實驗方法：①將馬鈴薯去皮，分別切成邊長為3cm和1cm的立方塊；②將馬鈴薯塊放入燒杯中，并加入碘液，浸沒馬鈴薯塊；③30min后，取出馬鈴薯塊，用清水沖洗掉表面殘留的碘液，并用吸水紙將水吸干；④用刀將不同邊長的馬鈴薯塊對半切開(圖1)，用直尺測量每塊馬鈴薯被碘液著色的深度，記錄測量結果，并計算比值(表1)。

圖1 碘液浸泡的馬鈴薯塊

表1 馬鈴薯著色情況

不同大小的馬鈴薯塊模擬不同大小的細胞，著色體積反映了物質擴散進細胞的體積，故著色體積與總體積之比可以反映細胞的物質交換效率，由數(shù)據(jù)可見細胞體積越小，物質交換效率越高。

綜上所述，好的選材是實驗成功的關鍵，上述四個實驗使用馬鈴薯為材料，充分利用了馬鈴薯所富含的物質的特性，并考慮其操作的簡便性，取得了顯著的實驗效果。

(基金項目：江蘇省“十二五”規(guī)劃課題“高中生物拓展實驗內容開發(fā)的研究”，No.B-b/2015/02/101)