根的交換吸附

《生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（理論部分）》驗(yàn)證根細(xì)胞可以進(jìn)行離子交換吸附現(xiàn)象樂(lè)昌市城關(guān)中學(xué)楊毅華（高中組）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察根與周?chē)芤哼M(jìn)行離子交換吸附的現(xiàn)象，驗(yàn)證根細(xì)胞吸附礦質(zhì)元素離子的實(shí)際情況。二、 實(shí)驗(yàn)原理根細(xì)胞通過(guò)呼吸作用產(chǎn)生出CO2,CO2溶于水中生成h2co3,h2co3能離解成H+和HCO3-，它們吸附在根細(xì)胞的細(xì)胞膜表面。由于細(xì)胞吸附離子具有交換性質(zhì)，H+和hco3-，便分別與周?chē)芤旱年?yáng)離子和陰離子進(jìn)行交換吸附.鹽類離子即被吸附到細(xì)胞膜表面。當(dāng)把根浸入亞甲基藍(lán)溶液中時(shí)，溶液中的亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子（藍(lán)色），便與根細(xì)胞膜表面的H+發(fā)生交換吸附，于是根變?yōu)樗{(lán)色。把染成藍(lán)色的根再放于CaCl2（無(wú)色）溶液中時(shí)，根細(xì)胞膜表面的亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子又與溶液中的Ca2+發(fā)生交換吸附，于是根的顏色變淺或褪去，而溶液變成了藍(lán)色。而在蒸餾水中的根由于沒(méi)有交換的離子而不褪色，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)起到對(duì)照作用。三、 材料器具1、 實(shí)驗(yàn)材料洋蔥2、 實(shí)驗(yàn)器材廣口瓶小燒杯剪刀鑷子3、 實(shí)驗(yàn)試劑0.01%亞甲基藍(lán)溶液CaCl2溶液蒸餾水四、 方法步驟⑴洋蔥根的培養(yǎng)在上實(shí)驗(yàn)課前的五六天，將洋蔥放在盛滿清水的廣口瓶口上，讓洋蔥的底部接觸水面。將這個(gè)裝置放在溫暖的地方，并注意經(jīng)常換水，以促使他生根。待根長(zhǎng)到5cm左右時(shí)，即可供實(shí)驗(yàn)使用。（2）將洋蔥根染色剪取數(shù)條3?4cm長(zhǎng)的洋蔥根，將它們浸泡到盛有0.01%亞甲基藍(lán)溶液的小燒杯中，1?2分鐘后根被染成藍(lán)色。然后，用鑷子將根取出，用蒸餾水反復(fù)沖洗，直到把根上的浮色洗凈為止。⑶做染色的洋蔥根的對(duì)比實(shí)驗(yàn)染成藍(lán)色的根等分為兩份，分別加入等量的CaCl2溶液和蒸餾水的小燒杯中浸泡，5分鐘后對(duì)比觀察兩個(gè)小燒杯內(nèi)的CaCl2溶液和蒸餾水的顏色，以及洋蔥根的顏色。⑷觀察并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果把觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填入下表中：顏色變化根的顏色溶液的顏色實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后CaCl2溶液中蒸餾水中五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果顏色變化根的顏色溶液的顏色實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后CaCl2溶液中藍(lán)色淺藍(lán)色無(wú)色藍(lán)色蒸餾水中藍(lán)色藍(lán)色無(wú)色無(wú)色2、實(shí)驗(yàn)結(jié)論說(shuō)明CaCl2溶液中的鈣離子與根細(xì)胞表面附著的亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子發(fā)生了交換吸附作用，使根褪色，溶液顏色變藍(lán)。而蒸餾水中由于沒(méi)有任何離子與根細(xì)胞附著的亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子發(fā)生了交換吸附，所以根不褪色。六、討論1、 沖洗浮色和對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)可以使用清水代替蒸餾水嗎？不可以。因?yàn)榍逅泻卸喾N無(wú)機(jī)鹽離子，用其沖洗浮色會(huì)影響染色效果；作對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)也會(huì)發(fā)生離子交換現(xiàn)象，干擾離子交換過(guò)程的影響實(shí)驗(yàn)效果現(xiàn)象，所以不能用。2、 為何要染色？本次實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)發(fā)生了幾次離子交換吸附？因?yàn)槲覀儫o(wú)法直接看到離子的交換吸附現(xiàn)象，通過(guò)根的染色和褪色可以推論出其中發(fā)生的生理性變化。本實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)發(fā)生了兩次離子交換吸附。染色時(shí)發(fā)生第一次離子交換吸附，即溶液中的亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子（藍(lán)色），便與根細(xì)胞膜表面的H+發(fā)生交換吸附，于是根變?yōu)樗{(lán)色；對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)生第二次離子交換吸附，即根細(xì)胞膜表面的亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子又與溶液中的Ca2+發(fā)生交換吸附，于是根的顏色變淺或褪去，而溶液變成了藍(lán)色。氯化鈣溶液中的這一次真正可以說(shuō)明，礦質(zhì)離子的確發(fā)生了交換吸附作用。創(chuàng)意自評(píng)：本人在上高中生物時(shí)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于離子交換吸附這個(gè)內(nèi)容很多學(xué)生持著懷疑的態(tài)度。為了讓學(xué)生更好的掌握離子交換吸附這個(gè)過(guò)程，并且將看不到的科學(xué)事實(shí)，轉(zhuǎn)換成看得到的現(xiàn)象，并設(shè)計(jì)了此實(shí)驗(yàn)。做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)后，本人總結(jié)分析了各班情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣更濃了，參與實(shí)驗(yàn)的熱忱更高了。此實(shí)