“验证活细胞吸收物质的选择性”几个问题的说明

  “验证活细胞吸收物质的选择性”这个实验是浙科版高中《生物学》必修一“细胞膜和细胞壁”的这节中的安排的一个实验活动。考虑到教学进度的影响，教师在平时教学中对这个实验活动的处理习惯纸上谈兵，认为这个实验活动太简单，也懒的动手操作，最多给学生看下网上下载来的照片，对这个实验活动缺乏深入的挖掘和分析。

    浙科版的这个实验活动是安排在细胞膜这节内容里的开头，其目的是通过这个活动希望学生认同细胞吸收物质具有选择性，对细胞膜的性质有一个感性的认识，从而为后面细胞膜结构模型的教学做好铺垫。

    浙科版教材中的实验都设置了目的要求，材料用具，方法步骤和讨论这四个条目，对实验的原理教材中的每个实验都没有做明确说明。基于这点，我们希望教师在平时教学中对教材中的实验活动都应当分析下每个实验的原理。“验证活细胞吸收物质的选择性”这个活动其实是大学教材里关于“种子活力测定”这个实验的改编。下面就这实验引发出的几个问题做下说明，以便和同仁交流。

    1.实验原理

    活细胞的质膜具有选择性吸收能力，而死细胞的质膜则丧失了这种能力，染料（红墨水）能进入死细胞将死细胞染色。玉米成熟的种子中有胚和胚乳，胚细胞具有生命活性，胚乳细胞已经死亡，这是该实验的基本原理。

    对于玉米种子的结构，高二的学生大多数都已经淡忘，故在具体内容之前需要对其做一介绍。其中对胚乳和胚的介绍，对学生只要简单说明下胚细胞具有生命活性，胚乳细胞已经死亡，就可以了，具体的缘由不必对学生深入介绍。

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    当然，作为教师自身应当对胚乳的发育进一步理解：对于玉米来说，受精极核先发育成胚乳细胞核，游离核。随着核数的增加，核和原生质逐渐由于中央液泡的出现，而被挤向胚囊的四周，胚囊的珠孔端和合点端较为密集，而胚囊的侧方则仅分布成一薄层。胚乳核分裂到一定阶段，即向细胞时期过渡，这时在游离核之间形成细胞壁，并进行细胞质的分隔，成为细胞，即为胚乳细胞，整个组织称为胚乳。到了一定时期，胚乳细胞凋亡，不再具有选择透过性，这是由基因来决定的。
   2.实验的变量

    教材的这个实验是一个验证性实验，应该说是学习生物学实验时的首次有分组设置、变量内容的出现。教材前面出现的几个实验大家可以看到是关于检测或观察类的，比如检测生物组织中的油脂、检测生物组织中的糖类和蛋白质、观察多种多样的细胞。而“验证活细胞吸收物质的选择性”这个实验更符合实验设计类的特点，通过对照实验方法体会到生物实验设计的一般框架，所以，我们教师在对待这个内容时应当充分重视，为学生往后学习实验设计类问题埋下健硕的种子。

    该活动的中应当教会学生如何分组对照，三种变量的理解。具体教学安排可以单独出来，可以让学生亲自动手，教师来进一步分析讲授。

    3.观察与记录

该活动并没有出现实验结果的记录要求，对实验结果的观察也是针对籽粒中胚颜色的说明，教材后面的《思考与练习》中有相关内容的出现。其实我们在实验观察这个环节时可以要求学生加上胚乳颜色和滴加红墨水前后的颜色，并要求学生设计出相应的记录表格。

   下面是我设计的一个关于玉米籽粒胚和胚乳的颜色的记录表

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   4.浸种的目的

    实验步骤1需要将玉米籽粒放在20 ～25℃的温水中浸泡36h。这个操作的目的是增强种胚的呼吸作用，便于实验结果更清楚。对于教材中玉米籽粒需不需要浸泡36h，这要取决于玉米籽粒的状态，如果是干的玉米籽粒需要较长时间，如果是新鲜的或者刚保存的玉米籽粒一般不需要浸泡这么长时间。总体上以籽粒是否泡胀为标准。

    5．种子切割

    对于实验中分别取煮过和未煮过的玉米籽粒放在培养皿中，用刀片沿胚的中线纵向切开籽粒这个操作。需要注意的是应当沿胚的中线纵向切开如下图所示，这样可以较好的显示出籽粒的胚乳和胚的部分。

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    6.染色

    实验操作中我们倒去红墨水，用水冲洗籽粒数次，直到冲洗液无色，观察籽粒中胚的颜色。我们会发现实验组籽粒中的胚也染上红色了，这是为什么呢？我们首先考虑刀片在切割胚时，损伤了部分细胞，破损的细胞失去了选择透过性，被红墨水染上红色，使切面呈现淡淡的红色，这是实验操作中不可避免的问题。同时我们会发现有几个籽粒的胚切面颜色也很红，几乎和胚乳一样。对于这个实验现象我们可以让学生是自己分析，相互讨论。因为玉米籽粒当时提供的并不一定都是活的种子，总有几个种子已经死亡了，这样就会造成上述实验组籽粒的胚也会染上深红色的缘由。作为拓展我们还可以让学生进一步统计玉米籽粒的活力。

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