《植物生物学》课程教学资源（实验指导）实验二 细胞质运动、活死细胞鉴定及组织渗透势测定

2细胞质运动、活死细胞鉴定及组织渗透势测定 运动是生命的基本属性之一。所有生活细胞的细胞质不停地运动，但明显程度不等。某 些材料具明显自发性细胞质运动，某些外界因素也可促进细胞质运动。细胞质流动与新陈代 谢和物质运输相关。 在植物科学研究中常需鉴定细胞的死活，活死细胞的原生质的理化性质有本质的区别。 活细胞的膜系统具选择透性，而死细胞则无。活体染色是利用某种对植物无害的染料溶 液对活细胞进行染色鉴定的技术。 成长的植物细胞是一个渗透系统，活细胞与外界溶液可进行有洗择的物质交换，能使细 实验目的 1.了解植物细胞的细胞质运动及其与呼吸作用的关系。 2.掌握植物细胞活死的鉴定方法。 3.学会利用质壁分离法测定植物组织的渗透势， 实验材料与用品 L.新鲜材料：黑藻(drilla verticillata)叶片，紫竹梅(Setcreasea purpurea)花，小麦 (riticu aestivum)叶片及根尖，南瓜(Cucurbita moschata)茎、叶，洋葱的鳞 （Vicia faba)叶片等 2。实验用品：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、双面刀片、培养皿、吸水纸、移液管、小 培养皿、量筒等。 3.试剂：0.03%中性红溶液(0.3g中性红溶于1000ml蒸馏水中)：5×10mo1/L2, 4一 硝基苯酚；1mol/LKN0溶液：1mol/L蔗糖溶液：1mol/LCCl:溶液： 4Ⅲ01/L(24%)尿素溶液。 实验原理、内容与方法 1细的质运动 1.1细胞质运动观索 取黑藻幼嫩的叶片，制成临时装片（因其叶片较薄，无需作切片），在高倍镜下仔细 观察中脉附近的叶肉细胞，可见叶绿体等细胞器的运动，注意细胞质流动的方向和速度，并 与相邻细胞进行比较。 取紫竹梅花丝作临时装片，置显微镜下观察，花丝表皮毛是由多个排成单列的椭圆形细 另取洋葱鳞叶内表皮 南瓜茎 1.2呼吸作用抑制剂对细胞质运动的影响 在上述材料具细胞质运动的临时装片一端，滴进2,4二硝基苯酚，另一端用滤纸吸 水，反复几次使细胞中2,4-二硝基苯酚溶液达到应有的浓度，5-20min后观察细胞质的运

2 细胞质运动、活死细胞鉴定及组织渗透势测定 运动是生命的基本属性之一。所有生活细胞的细胞质不停地运动，但明显程度不等。某 些材料具明显自发性细胞质运动，某些外界因素也可促进细胞质运动。细胞质流动与新陈代 谢和物质运输相关。 在植物科学研究中常需鉴定细胞的死活，活死细胞的原生质的理化性质有本质的区别。 活细胞的膜系统具选择透性，而死细胞则无。活体染色是利用某种对植物无害的染料溶 液对活细胞进行染色鉴定的技术。 成长的植物细胞是一个渗透系统，活细胞与外界溶液可进行有选择的物质交换，能使细 胞发生质壁分离和质壁分离复原。根据引起临界质壁分离的溶液浓度与相邻不引起质壁分离 的溶液浓度的平均值可粗略计算出组织的渗透势。 实验目的 1. 了解植物细胞的细胞质运动及其与呼吸作用的关系。 2. 掌握植物细胞活死的鉴定方法。 3. 学会利用质壁分离法测定植物组织的渗透势。 实验材料与用品 1. 新鲜材料：黑藻（Hydrilla verticillata）叶片，紫竹梅（Setcreasea purpurea）花 ，小麦 （Triticum aestivum）叶片及根尖，南瓜（Cucurbita moschata）茎、叶，洋葱的鳞 叶及蚕豆（Vicia faba）叶片等。 2. 实验用品：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、双面刀片、培养皿、吸水纸、移液管、小 培养皿、量筒等。 3. 试剂：0.03％中性红溶液（0.3g中性红溶于1000ml蒸馏水中）；5×10-4mol/L 2， 4-二 硝 基 苯 酚 ； 1mol/L KNO3溶液；1mol／ L蔗糖溶液；1mol/L CaCl2溶液； 4mol/L(24%)尿素溶液。 实验原理、内容与方法 1.细胞质运动 1.1 细胞质运动观察 ) 取黑藻幼嫩的叶片，制成临时装片（因其叶片较薄，无需作切片），在高倍镜下仔细 观察中脉附近的叶肉细胞，可见叶绿体等细胞器的运动，注意细胞质流动的方向和速度，并 与相邻细胞进行比较。 取紫竹梅花丝作临时装片，置显微镜下观察，花丝表皮毛是由多个排成单列的椭圆形细 胞构成，仔细观察其中几个细胞中细胞质流动的方向和速度。 另取洋葱鳞叶内表皮，南瓜茎、叶表皮毛以及小麦的根毛等部位观察细胞质的运动。 1.2 呼吸作用抑制剂对细胞质运动的影响 ) 在上述材料具细胞质运动的临时装片一端，滴进 2，4-二硝基苯酚，另一端用滤纸吸 水，反复几次使细胞中 2，4-二硝基苯酚溶液达到应有的浓度，5-20min 后观察细胞质的运

动变化。 问题与思考 (1)上述不同材料、同一材料的不同部位细胞、甚至同一个细胞的不同部位的细胞质流动 方向和速度是否相同？为什么？ (2)欲使细胞质运动速度加快，有何办法？ (3)用呼吸作用抑制剂2,4二硝基苯酚处理后，细胞质运动有何变化，说明原因。 2.细胞的活死鉴定 2.1活体染色鉴定细胞的活死 中性红是鉴定细胞活死常用的活性染料之一，用其染色不会影响活细胞的生命 活动以致引起细胞死亡。中性红是一种弱碱性H指示剂，变色范围在6.4-8.0之间， 颜色由红变黄，它在酸性及中性范围内解离度很强，带色的阳离子呈樱桃红色：在 H7以上时，它不解离而以分子态溶解于水，呈黄色的溶液。 活细胞的细胞壁 一般具负电荷。当用低于细胞液H的缓冲液配制的中性红溶液 染色时 呈解离态，其带色的阳离子很容易吸附在细胞 红 质呈微 性 胞和 解离作用很弱 易透过质腹利和液 死细胞原生质凝固并丧失选择透性，细胞液不能维持在液泡内，因此不产生液 泡着色现象。此时中性红被吸附于原生质表面，细胞核和原生质着色。 可取一片洋葱鳞叶，用刀片在鳞叶内侧割划成数个0.5C左右的小片，用镊子将内 染色（注意 等表皮内 8-10m ,在蒸馏水中冲洗浸泡10-5 放程玻上滴1滴馏水，加上盖 玻片，在显微镜下观察细胞壁被染成红色，而原生质和液泡不染色」 另取中性红染色的2小片洋葱内表皮，放入自来水中冲洗浸泡10-15min,再放于载 玻片上镜检，可见细胞壁脱色，而液泡被染成红色，细胞核和原生质不染色。 在活体染色制片中仔细寻找，可能会看到个别死细胞，其细胞核和原生质因被中 性红染色而呈红色，清晰可辨 将活体制片放在洒精灯火焰上微加热，以杀死细胞。在显微镜下观察可见所有细 胞的原生质呈凝结不均匀的凝胶状，与细胞核一起染成红色。 ©取小麦叶片，将叶片背面朝上刮去下表皮和叶肉，只留透明的上表皮细胞。将刮 好的小麦上表皮切成数个0.5cm小块。以下方法同上，镜检后记录观察结果。 22通过细胞质壁分离和质壁分离复原现象鉴定活死细胞 活细跑的质膜和液泡膜只有选择透性。当细跑的外液为高渗溶液时，细跑内水分外渗 原生质收缩脱离细胞，发生质壁分离：当细胞的外液为低渗溶液时，细胞吸水，发生质壁 分离的细胞又可发生质壁分离复原

动变化。 #问题与思考 （1）上述不同材料、同一材料的不同部位细胞、甚至同一个细胞的不同部位的细胞质流动 方向和速度是否相同？为什么？ （2）欲使细胞质运动速度加快，有何办法？ （3）用呼吸作用抑制剂 2，4-二硝基苯酚处理后，细胞质运动有何变化，说明原因。 2．细胞的活死鉴定 2.1 活体染色鉴定细胞的活死 中性红是鉴定细胞活死常用的活性染料之一，用其染色不会影响活细胞的生命 活动以致引起细胞死亡。中性红是一种弱碱性pH指示剂，变色范围在6.4-8.0之间， 颜色由红变黄，它在酸性及中性范围内解离度很强，带色的阳离子呈樱桃红色；在 pH7以上时，它不解离而以分子态溶解于水，呈黄色的溶液。 活细胞的细胞壁一般具负电荷。当用低于细胞液pH的缓冲液配制的中性红溶液 对活细胞染色时，中性红在细胞中已呈解离态，其带色的阳离子很容易吸附在细胞 壁上显红色，而此时细胞质和液泡无色。 如介质呈微碱性时，中性红分子的解离作用很弱，主要以分子状态存在，不易 被细胞壁吸附，但较易透过质膜和液泡膜进入液泡。由于液泡内溶液呈酸性，因此 中性红在液泡中发生解离，将液泡染成红色，此时细胞质和细胞壁不显色。 死细胞原生质凝固并丧失选择透性，细胞液不能维持在液泡内，因此不产生液 泡着色现象。此时中性红被吸附于原生质表面，细胞核和原生质着色。 )取一片洋葱鳞叶，用刀片在鳞叶内侧割划成数个0.5cm2 左右的小片，用镊子将内 表皮小片撕下，即可投入0.03%中性红溶液中染色(注意将表皮内侧向下)。8-10min 后，取出2片，在蒸馏水中冲洗浸泡10-15min后，放在载玻片上滴1滴蒸馏水，加上盖 玻片，在显微镜下观察细胞壁被染成红色，而原生质和液泡不染色。 另取中性红染色的2小片洋葱内表皮，放入自来水中冲洗浸泡10-15min，再放于载 玻片上镜检，可见细胞壁脱色，而液泡被染成红色，细胞核和原生质不染色。 在活体染色制片中仔细寻找，可能会看到个别死细胞，其细胞核和原生质因被中 性红染色而呈红色，清晰可辨。 将活体制片放在酒精灯火焰上微加热，以杀死细胞。在显微镜下观察可见所有细 胞的原生质呈凝结不均匀的凝胶状，与细胞核一起染成红色。 )取小麦叶片，将叶片背面朝上刮去下表皮和叶肉，只留透明的上表皮细胞。将刮 好的小麦上表皮切成数个0.5cm2 小块。以下方法同上,镜检后记录观察结果。 2.2 通过细胞质壁分离和质壁分离复原现象鉴定活死细胞 活细胞的质膜和液泡膜具有选择透性。当细胞的外液为高渗溶液时，细胞内水分外渗， 原生质收缩脱离细胞壁，发生质壁分离；当细胞的外液为低渗溶液时，细胞吸水，发生质壁 分离的细胞又可发生质壁分离复原

P 取上述一片经中性红染色、自来水脱色的洋葱鳞叶，作一装片，观察活细胞的 用滤纸条吸引，使蔗糖溶液浸到制片上， 程，作一记录。 在细胞发生质壁分离后，在制片一端滴加清水，在另一端用滤纸条将水吸 引到制片上，观察质壁分离复原现象。 取蚕豆叶片，撕取下表皮一小块，作成临时装片 在载玻片一端加 4oL24 液，观察保卫细 和表皮细胞发生的质 制 注意保滴 细胞和表皮细 离复原现 象 质壁分离有不同的形式， 这常与 细胞原生 度有关 质粘度大 的发生凹形质壁分离，反之呈凸形质壁分离。不同离子可增高或降低原生质 的粘性。 取上述2片活染制片，分放在两张我玻片上，作成临时装片。分别在制片 的一端滴加1mol/LK0溶液和1mol1/LCaC1:溶液，观察质壁分离的形式有何不同 取上述1片活染制片，放在酒精灯火焰上微加热，杀死细胞后滴加上述引起质 壁分离的任一种溶液，镜检后记录结果。 闪问题与思考 ()植物活细胞经中性红染色后，用蒸馏水和用自来水浸泡脱色的结果为何不同？ (2)中性红染死细胞时为何细胞质和细胞核染成红色？ (3)说明细胞发生质壁分离和质壁分离复原的动态过程。蚕豆叶片保卫细胞和表皮细胞发生 质壁分离与质壁分离复原是否同步？为什么？ (④)质壁分离有哪几种形式？上述几种溶液使细胞发生质壁分离的形式为何有所不同？ 3.植物组织渗透势测定 植物组织块放入一系列不同浓度的蔗糖溶液中，经一定时间后细胞与蔗糖溶液达到渗透 平衡。加果在某一浓府的萍轴溶液中大到平衡时细陶风列好处于临界质壁分离状态，此时细刷 的压力势等于零，细胞液的渗透势等于细胞外液的渗透势，此溶液即为该组织细胞的等 渗溶液，其浓度为该组织细胞的等渗浓度。实际测定时，以引起初始质壁分离的溶液浓度与 相邻不引起质壁分离溶液浓度的平均值，计算出此溶液的渗透势，即为细胞的渗透势

) 取上述一片经中性红染色、自来水脱色的洋葱鳞叶，作一装片，观察活细胞的 形态。然后在载玻片一端加 1-2 滴 1mol/L 蔗糖溶液 ，同时在载玻片的另一端 用滤纸条吸引，使蔗糖溶液浸到制片上，观察活细胞发生质壁分离的渐变过 程，作一记录。 在细胞发生质壁分离后，在制片一端滴加清水，在另一端用滤纸条将水吸 引到制片上，观察质壁分离复原现象。 ) 取蚕豆叶片，撕取下表皮一小块，作成临时装片。 在载玻片一端加 4mol/L(24%)尿 素 溶 液 ，观 察 保 卫 细 胞 和 表 皮 细 胞 发 生 的 质 壁 分 离 现 象 。之 后 ， 在制片一端滴加清水， 10min后观察保卫细胞和表皮细胞的质壁分离复原现 象。 注意保卫细胞和表皮细胞的质壁分离复原所需的时间是否相同。 质壁分离有不同的形式，这常与细胞原生质的粘度有关，原生质粘度大 的发生凹形质壁分离，反之呈凸形质壁分离。不同离子可增高或降低原生质 的粘性。 ) 取上述 2 片活染制片，分放 在两张载玻片上，作成临时装片。分别在制片 的一端滴加 1mol/LKNO3 溶液和 1mol/LCaCl2 溶液,观察质壁分离的形式有何不同。 ) 取 上 述 1 片活染制片，放在酒精灯火焰上微加热，杀死细胞后滴加上述引起质 壁分离的任一种溶液，镜检后记录结果。 #问题与思考 (1) 植物活细胞经中性红染色后，用蒸馏水和用自来水浸泡脱色的结果为何不同？ (2) 中性红染死细胞时为何细胞质和细胞核染成红色？ (3) 说明细胞发生质壁分离和质壁分离复原的动态过程。蚕豆叶片保卫细胞和表皮细胞发生 质壁分离与质壁分离复原是否同步？为什么？ (4) 质壁分离有哪几种形式？上述几种溶液使细胞发生质壁分离的形式为何有所不同？ 3．植物组织渗透势测定 植物组织块放入一系列不同浓度的蔗糖溶液中，经一定时间后细胞与蔗糖溶液达到渗透 平衡。如果在某一浓度的蔗糖溶液中达到平衡时细胞刚好处于临界质壁分离状态，此时细胞 的压力势等于零，细胞液的渗透势等于细胞外蔗糖液的渗透势，此溶液即为该组织细胞的等 渗溶液，其浓度为该组织细胞的等渗浓度。实际测定时，以引起初始质壁分离的溶液浓度与 相邻不引起质壁分离溶液浓度的平均值，计算出此溶液的渗透势，即为细胞的渗透势

可矿按下表配系列蔗糖溶液： 蔗糖浓度molL 取(lmol/L)蔗糖体积ml 加蒸馏水体积ml 0.50 25.0 25.0 045 925 275 0.40 20.0 30.0 0.35 17.5 32: 0.30 15.0 35.0 0.25 12.5 37.5 0.20 10.0 40.0 .15 7.5 42.5 0 0 5.0 45.0 自高浓度的溶液开始，症隔一定时间（如3分钟）依次向浓度递减的港糖溶液中放入5 小片经中性红染色 自来水脱色的洋葱鳞叶表皮， 使其完全浸入溶液。 10分钟后 从最高浓度的蔗糖溶液开始，按原来的顺序取出表皮，在载玻片上滴1-2滴相应浓度的蔗积 液，在显微镜下观察细胞质壁分离情况。找出引起50%左右的细胞原生质刚刚从细胞壁的 角隅处与细胞壁分离的蔗糖溶液，以及不足50%的细胞发生质壁分离燕糖溶液或不发生质 壁分离的最高浓度蔗糖溶液。该二种溶液浓度的平均值即为等溪浓度。按上述步骤重复1-2 次。观察结果记录如下。 蔗糖浓度(molL)质壁分离相对程度 0.50 045 0.40 0.35 0.30 025 0.20 0.15 0.10 根据下列公式计算该组织细胞的渗透势： s=-iCRI 式中 中s:溶液的海透势，以MPa为单位： ::溶液的等渗系数，蔗糖=1： C：溶液的质量摩尔浓度，以mo1/kg为单位： R: 气体常数 0.008314 MPa-L/(mol-K) T：表示绝对温度，即273+tC。 计算该植物组织的渗透势为 (汪矛)

) 按下表配系列蔗糖溶液： 蔗糖浓度/mol/L 取(1mol/L)蔗糖体积/ml 加蒸馏水体积/ml 0．50 25．0 25．0 0．45 22．5 27．5 0．40 20．0 30．0 0．35 17．5 32：5 0．30 15．0 35．0 0．25 12．5 37．5 0．20 10．0 40．0 0．15 7．5 42．5 0．10 5．0 45．0 自高浓度的溶液开始，每隔一定时间(如 3 分钟)依次向浓度递减的蔗糖溶液中放入 5 小片经中性红染色、自来水脱色的洋葱鳞叶表皮，使其完全浸入溶液。5—10 分钟后， 从最高浓度的蔗糖溶液开始，按原来的顺序取出表皮，在载玻片上滴 1-2 滴相应浓度的蔗糖 液，在显微镜下观察细胞质壁分离情况。找出引起 50％左右的细胞原生质刚刚从细胞壁的 角隅处与细胞壁分离的蔗糖溶液，以及不足 50％的细胞发生质壁分离蔗糖溶液或不发生质 壁分离的最高浓度蔗糖溶液。该二种溶液浓度的平均值即为等渗浓度。按上述步骤重复 1-2 次。观察结果记录如下。 蔗糖浓度（mol/L） 质壁分离相对程度 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 根据下列公式计算该组织细胞的渗透势： ψs ＝ -iCRT 式 中 ψs：溶液的渗透势，以 MPa 为单位； i ：溶液的等渗系数，蔗糖=1； C ：溶液的质量摩尔浓度，以 mol/kg 为单位； R ：气体常数，为 0.008314 MPa·L／（mol·K）； T ：表示绝对温度，即 273+t 0 C。 计算该植物组织的渗透势为 （汪 矛）

实验报告 姓名： 专业： 班级： 组号： 成绩： 实验名称： 1.试分析细胞质运动的动力。 2.有哪些方法能鉴定植物细胞的活死？其根据为何？ 3.测定组织细胞的渗透势有何意义？ X

实验报告 姓名： 专业： 班级 ： 组号： 成绩： 实验名称： 1．试分析细胞质运动的动力。 2. 有哪些方法能鉴定植物细胞的活死？其根据为何？ 3. 测定组织细胞的渗透势有何意义？