◆浙江省寧波市效實中學(xué)（白楊校區(qū)）高二（5）班 黃江穎

將洋蔥表皮放入一定濃度的硝酸鉀溶液中，洋蔥表皮的細胞便發(fā)生質(zhì)壁分離，不久這些細胞又會逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。其自動復(fù)原的原因是什么？對此我展開了探究。

一、實驗假設(shè)

K+和NO3-被植物細胞吸收，進入液泡的細胞液。

二、原理分析

氮、磷、鉀是植物正常生長發(fā)育必需的三大礦質(zhì)元素，硝酸鉀溶液中的K+和NO-3都能被植物細胞主動轉(zhuǎn)運吸收。主動轉(zhuǎn)運所需的能量由細胞中的直接能源物質(zhì)ATP水解提供，而細胞呼吸又是ATP的重要產(chǎn)生方式之一，如果細胞呼吸被抑制，以主動運輸方式進入細胞的K+和NO3-的運輸就會受到阻礙，表現(xiàn)方式可能是主動轉(zhuǎn)運完全停止或主動轉(zhuǎn)運速率下降。

將細胞放在適宜濃度的硝酸鉀溶液中，在初始階段，外界溶液的濃度大于細胞液的濃度，于是細胞滲透失水呈現(xiàn)質(zhì)壁分離。而處于質(zhì)壁分離狀態(tài)的細胞由于質(zhì)壁分離程度不大，還保持著活性，與此同時，細胞又能以主動轉(zhuǎn)運的方式吸收K+和NO3-，從而使細胞液濃度上升。當(dāng)細胞液濃度大于外界硝酸鉀溶液濃度時，細胞滲透吸水，出現(xiàn)質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。若阻斷細胞呼吸會影響細胞對K+和NO3-的吸收，使質(zhì)壁分離復(fù)原受阻。

通過查閱資料，我發(fā)現(xiàn)丙二酸鈉能抑制細胞呼吸，于是用丙二酸鈉溶液作為探究實驗中的細胞呼吸抑制劑抑制細胞呼吸，從而探究硝酸鉀溶液中質(zhì)壁分離自動復(fù)原的機理。

三、實驗過程

1.主要材料

新鮮洋蔥若干，0.1mol/L丙二酸鈉溶液，1mol/L硝酸鉀溶液，蒸餾水。

2.實驗方法

（1）制片

撕取紫色洋蔥外表皮分別置于蒸餾水、0.1mol/L丙二酸鈉溶液中浸泡2min后制作臨時裝片。

（2）觀察

用顯微鏡觀察細胞顏色及形態(tài)，確保細胞自身狀態(tài)不會影響實驗的進行。

（3）實驗

從蓋玻片的一端滴加1mol/L硝酸鉀溶液，另一端用吸水紙吸引，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

四、實驗結(jié)果

1.對照組（蒸餾水處理組）

黑色箭頭所示為細胞的質(zhì)壁分離自動復(fù)原過程。

圖1 細胞質(zhì)壁分離對照組

2.實驗組（0.1mol/L丙二酸鈉處理組）

白色箭頭所示為細胞的質(zhì)壁分離自動復(fù)原過程。

圖2 細胞質(zhì)壁分離實驗組

實驗組和對照組在前5 min內(nèi)都出現(xiàn)了細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象。而對照組細胞在質(zhì)壁分離現(xiàn)象穩(wěn)定后5 min開始出現(xiàn)明顯的質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，到20 min時細胞基本復(fù)原。與對照組相比，經(jīng)丙二酸鈉處理后，細胞質(zhì)壁分離后的15 min內(nèi)有個別細胞開始復(fù)原，沒有出現(xiàn)大面積質(zhì)壁分離自動復(fù)原現(xiàn)象，到實驗進行15 min后開始有不明顯的質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，到實驗進行40min時細胞仍未復(fù)原。

本實驗結(jié)果說明，抑制細胞呼吸、阻斷細胞內(nèi)能量供應(yīng)的確能抑制K+和NO3-的吸收，進一步驗證了洋蔥表皮細胞對K+和NO3-的吸收是消耗能量的主動運輸。

五、誤差分析

實驗組和對照組出現(xiàn)的細胞質(zhì)壁分離程度不同，是由于材料來自不同的洋蔥個體。