细胞破壁技术

第一篇：细胞破壁技术

中药制剂中细胞破壁技术探讨

【摘要】 目的:探讨可用于植物细胞破壁的中药制剂新技术。方法:查阅相关文献,分析总结中药制剂中可用于细胞破壁新技术的特点。结果与结论:超微粉碎、超声波提取、微波萃取、酶法提取等方法是可用于植物细胞破壁的技术。细胞破壁后有利于中药有效成分的溶出速率和溶出率的提高。

【关键词】 细胞破壁； 超微粉碎； 超声波提取； 微波萃取； 酶法提取；

【Abstract】 OBJECTIVE:To discussion new technology of traditional Chinese medicine which can be used in the area of cell wall-broken.METHODS:Relevant literatures were reviewed to summarize the characteristics of new technology of traditional Chinese medicine in the area of cell wall-broken.RESULTS&CONCLUSIONS:Ultra-fine powder,Ultrasonic extraction,Microwave-assisted extraction and Enzymatic extraction are new technologies which can be used in the area of cell wall-broken of plants.Cell wall-broken technology contributes to the improvement of dissolution rate and dissolution velocity of effective components of traditional Chinese medicine.还原

【Key words】 Cell wall-broken； Ultra-fine powder； Ultrasonic extraction； Microwave

细胞破壁是一种超微粉剂加工技术，中药若采用常规方式粉碎，其单个粒子常由数个或数十个所组成，细胞的破壁率极低。中药材细胞破壁超微粉碎加工技术可以把药材有效成分充分释放出来。细胞破壁后，细胞内的水份油份迁出，使微粒子表面呈现出半湿润状态，粒子和粒子之间会形成稳定的粒子团，每个粒子团都包含相同比例的中药成分。该粒子团的物理结构随组份中各成分HLB值（亲水，亲油平衡值）、延展性、破碎性、比重等不同组合和不同的相互作用而不同。这种结构有利于人体对中药的吸收和利用。中药脂溶性增强，轻易穿过脂膜，可以迅速提人体内的血药浓度，达到治愈的目的。

采用细胞破壁技术，首先，可以增加药物和食物的吸收率，提高其生物利用度。中药经过超微处理后，药物能较好地分散、溶解在胃肠液里，且与胃肠粘膜的接触面积增大，更易被胃肠道吸收，从而大大提高了生物利用度。对于矿物类药材，相当于一部分为水不溶性物质，经超微处理后，由于其粒度大大减小，可加快其在体内的溶解、吸收速度，提高其吸收量。

其次，有利于保留生物活性成分，提高药效，有利于保留不耐高温的生物活性成分及各种营养成分，从而提高药效。

最后，节省原料，便于应用。中药经超微粉碎后，可用较小剂量，获得原处方疗效。

我国向有“医食同源，药食同源”之说，药食同源在历史上早有记载。“食疗”是保健理论中的精髓。如今人们的自我保健意识在日益增强，对于延年益寿、永葆青春有了更强烈的愿望，“医食同源，药食同源”的这一古老的概念，又一次赋于了人们追求回归大自然的新的含义。随着我国医疗模式由单纯的治疗向预防、治疗、康复、保健复合型模式转变，可将某些药食两用的中药加工成超微细粉，制成各种功能性食品，服务于全人类。

应用该技术生产的产品具有六大特点：第一是中药细胞破壁后，它所具有的良好的吸收性、溶解性、化学活性、生物活性等优点，对人体有极好的利用价值。第二是中药细胞破壁后，使传统的中药在生产、治疗、创新、使用上发生了革命性的变化。第三是解决了重要长期困扰相关产业发展的一个难题——使用复杂、费时和不方便。利用这项技术可制成免煎中药，使用简单方便，又减少了用药量。第四是降低了人体体内的药物残留，还可以改善药物品质，利于人类健康，为这些行业产品出口创造了良好条件。第五可以改善中药的卫生质量，在对中药进行细胞破壁超微粉碎时，与细胞尺度相当的虫卵也会被杀死，从而减轻了病虫害对中药材的污染与损害，使得超微中药具有纯天然性，保证了中药成分的完整性与安全性。第六是利于环保、绿化和植被保护，对中药产业的长期和可持续发展起到了巨大作用。细胞破壁技术可节约中药40%~60%，个别中药可提高4倍的药效，因此，中药细胞破壁技术将使工业生产提升巨大的经济效益和社会效益。

此项技术能广泛应用于保健品、副食品、食品、医药、饮料、化妆品、畜牧等行业，市场前景和发展空间极为广阔。

半生缘冬虫夏草口服液采用细胞破壁技术，促使细胞内有效活性物质溶出，易于被人体全面吸收！提取的虫草精华具有阴阳同补功效，药性平和、温而不燥、补而不滞，尤其适合体质虚弱和免疫力低下者服用。

2现国内外有哪些破壁技术

分离膜是指能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面。膜的形式可以是固态的，也可以是液态的。被膜分割的流体物质可以是液态的，也可以是气态的。膜至少具有两个界面，膜通过这两个界面与被分割的两侧流体接触并进行传递。分离膜对流体可以是完全透过性的，也可以是半透过性的，但不能是完全不透过性的。膜在生产和研究中的使用技术被称为膜技术。

随着科学技术的迅猛发展和人类对物质利用广度的开拓，物质的分离已成为重要的研究课题。分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。

在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能源而无实用价值。

具有选择分离功能的高分子材料的出现，使上述的分离问题迎刃而解。膜分离过程的主要特点是以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离。膜分离过程的推动力有浓度差、压力差和电位差等。膜分离过程可概述为以下三种形式：

① 渗析式膜分离 料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等； ② 过滤式膜分离 利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有超滤、微滤、反渗透和气体渗透等；

③ 液膜分离 液膜与料液和接受液互不混溶，液液两相通过液膜实现渗透，类似于萃取和反萃取的组合。溶质从料液进入液膜相当于萃取，溶质再从液膜进入接受液相当于反萃取。

膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新型分离技术。膜分离过程的共同优点是成本低、能耗少、效率高、无污染并可回收有用物质，特别适合于性质相似组分、同分异构体组分、热敏性组分、生物物质组分等混合物的分离，因而在某些应用中能代替蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元操作。实践证明，当不能经济地用常规的分离方法得到较好的分离时，膜分离作为一种分离技术往往是非常有用的。并且膜技术还可以和常规的分离方法结合起来使用，使技术投资更为经济。

膜分离过程没有相的变化(渗透蒸发膜除外)，常温下即可操作；由于避免了高温操作，所浓缩和富集物质的性质不容易发生变化，因此在膜分离过程食品、医药等行业使用具有独特的优点；膜分离装置简单、操作容易，对无机物、有机物及生物制品均可适用，并且不产生二次污染。由于上述优点，近二三十年来，膜科学和膜技术发展极为迅速，目前已成为工农业生产、国防、科技和人民日常生活中不可缺少的分离方法，越来越广泛地应用于化工、环保、食品、医药、电子、电力、冶金、轻纺、海水淡化等领域 细胞破碎方法简述

随着重组DNA技术得到广泛应用以来，生物技术发生了质的飞跃．很多基因工程产物都是胞内物质，必须将细胞破壁，使产物得以释放，才能进一步提取，因此细胞破碎是提取胞内产物的关键步骤，破碎方法的得当与否，直接影响到所提取产品的产量、质量和生产成本。现将近年来常用的几种细胞破碎方法介绍一下。高压匀浆法

设备是高压匀浆器，它由高压泵和匀浆间组成，英国 ADV公司和美国Microfluidics公司均有产品出售。其破碎机理：细胞在一系列过程中经历了高速造成的剪刀，碰撞以及由高压到常压的变化从而造成细胞的破碎。

存在的问题；较易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性首以及有些亚细胞器，质地坚硬，易损伤匀浆阀，也不适合用该法处理。高速珠磨法

设备是珠后机，瑞士WBC公司和德国西门子机械公司均制造各种型号的珠磨机，其破碎机下：微生物细胞悬浮液与极细的研磨剂在搅拌浆作用下充分混合，珠子之间以及珠子和细胞之间和互相剪切、碰撞，促使细胞壁破碎，释出内含物，在珠波分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出，从而实现连续操作，破碎中，生的热量由夹套中的冷却液带走。

存在的问题：操作参数多，一般赁经验估计并且珠子之间的液体损失30％左右。超声破碎

频高于15～20KHz的超声波在高强度声能输入下可以进行细胞破碎。其破碎机理：可能与空化现象引起的冲击波和剪切力有关。超声破碎的效率与声频、声能、处理时间、细胞浓度及首种类型等因素有关。

存在问题；超声波破碎在实验室规模应用较普遍，处理少量样品时操作简便，液量损失少，但是超声波产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质变性失活。而且大容量装置声能传递，散热均有困难。酶溶法

就是用生物酶将细胞壁和细胞腊消化溶解的方法。常用的溶酶有溶菌酶β-1．3-葡聚糖酶、蛋白酶等。

存在的问题；易造成产物抑制作用，这可能是导致胞内物质释放率低的一个重要因素。而且溶酶价格高，限制了大规模利用。若回收溶酶，则又增加百分离纯化溶酶的操作。另外酶港法通用性差，不同菌种需选择不同的酶。化学渗透法

某些有机溶剂（如苯、甲苯）、抗生素、表面活性剂、金属螯合剂、变性剂等化学药品都可以改变细胞壁或膜的通透性从而使内合物有选择地渗透出来。其作用机理；化学渗透取决于化学试剂的类型以及细胞壁和膜的结构与组成。

存在的问题；时间长，效率低；化学试剂毒性较强，同时对产物也有毒害作用，进一步分离时需要用透析等方法除去这些试剂；通用性差：某种试剂只能作用于某些特定类型的微生物细胞。

本文介绍了几种细胞破碎的方法，可谓各有千秋，在实际应用中，应尽量考虑全面，选择最科学、有效的方法。

（哈药集团技术中心，李宏君，尹际彤）}

1、高速组织捣碎：将材料配成稀糊状液，放置于筒内约1/3体积，盖紧筒盖，将调速器先拨至最慢处，开动开关后，逐步加速至所需速度。此法适用于动物内脏组织、植物肉质种子等。

2、玻璃匀浆器匀浆：先将剪碎的组织置于管中，再套入研杆来回研磨，上下移动，即可将细胞研碎，此法细胞破碎程度比高速组织捣碎机为高，适用于量少和动物脏器组织。

3、超声波处理法：用一定功率的超声波处理细胞悬液，使细胞急剧震荡破裂，此法多适用于微生物材料，用大肠杆菌制备各种酶，常选用50-100毫克菌体/毫升浓度，在1KG至10KG频率下处理10-15分钟，此法的缺点是在处理过程会产生大量的热，应采取相应降温措施。对超声波敏感和核酸应慎用。

4、反复冻融法：将细胞在-20度以下冰冻，室温融解，反复几次，由于细胞内冰粒形成和剩余细胞液的盐浓度增高引起溶胀，使细胞结构破碎。

5、化学处理法：有些动物细胞，例如肿瘤细胞可采用十二烷基磺酸钠（SDS）、去氧胆酸钠等细胞膜破坏，细菌细胞壁较厚，可采用溶菌酶处理效果更好。

无论用哪一种方法破碎组织细胞，都会使细胞内蛋白质或核酸水解酶释放到溶液中，使大分子生物降解，导致天然物质量的减少，加入二异丙基氟磷酸（DFP）可以抑制或减慢自溶作用；加入碘乙酸可以抑制那些活性中心需要有疏基的蛋白水解酶的活性，加入苯甲磺酰氟化物（PMSF）也能清除蛋白水解酥活力，但不是全部，还可通过选择pH、温度或离子强度等，使这些条件都要适合于目的物质的提取

第二篇：锅炉水冷壁喷涂技术

一、超音速电弧喷涂的原理

电弧喷涂原理是利用两根连续送进的金属丝作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以超音速喷向工作件形成一种结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂层的热喷涂方法。其工作原理与普通电弧喷涂（亚音速雾化）一样，超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化－雾化－沉积的过程。

但在雾化方式上，超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂有根本的区别，其优点是： 雾化效果好，雾化后的粒子细小均匀，速度高，有利于获得高质量的涂层。超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，将气流的速度从亚音速提高到超音速，加强了气流对粒子的加速效果，从而提高了粒子速度。粒子速度对涂层的性能有很大的影响。粒子速度高，粒子沉积时对基体的撞击作用就强，粒子变形就充分。有利于粒子与基体、粒子与粒子之间的结合，从而提高涂层的结合强度和内聚强度；粒子速度高，粒子沉积前在空气中的飞行时间短，飞行中产生的氧化物就少，有利于粒子的结合，从而提高涂层的内聚强度，降低涂层的孔隙率。粒子速度越高，越有利于获得高质量的涂层。随着热喷涂设备的更新换代，粒子速度在不断提高，涂层的质量也不断得到改善。超音速雾化减小了粒子的粒度，降低了涂层的粗糙度。

粗糙度是涂层的一项重要性能指标，它取决于雾化后粒子的粒度。超音速雾化加强了气流对丝材端部熔化金属间的作用，雾化的粒子细小均匀，大大降低了涂层的粗糙度。同时，粒子粒度的减小，也降低了粒子扁平化过程中的飞溅，有利于降低涂层的孔隙率。超音速雾化是超音速电弧喷涂的出发点，是其与普通电弧喷涂的根本区别。

超音速电弧喷涂设备包括电源、喷枪、送丝机构及其附件，关键设备是超音速电弧喷枪。我公司采用进口喷嘴，并且喷涂电流稳定，能在保证丝材雾化效果、涂层质量的前提下，一天的喷涂面积达到20m2。电弧喷涂时，弧区的温度高达

5000－6000℃，用气冷的方式对喷嘴进行冷却。

二、超音速电弧喷涂在热电厂中的应用

在我国，“锅炉四管”的磨损腐蚀一直是困扰CFE锅炉电站的瓶颈问题。由此引起的锅炉 爆管、泄漏，腐蚀，停炉检修等造成的经济损失和社会影响是十分巨大的。

锅炉四管因长期处在硫化腐蚀、高温氧化和粒子冲刷的环境中，工作环境十分恶劣。为解决磨损腐蚀失效问题，在国外，采用电弧喷涂技术，例如美国、德国、前苏联、日本等国，在锅炉四管上，喷涂不同的合金材料，对减缓锅炉管子的磨损腐蚀，延长使用周期，是很有效果的。在国内超音速电弧喷涂技术也得到广泛应用，如我公司先后为国内几十家电厂对锅炉四管、外置式换热器、炉膛埋管受热面、冷渣器中的热交换器、水（汽）冷式旋风分离器膜式壁、炉膛水冷壁卫燃带及其炉顶出口四周易磨损部位进行了喷涂，都取得了明显效果。

三、超音速电弧喷涂的技术优点

超音速电弧喷涂与普通火焰喷涂相比，有以下技术优点：

1、热效率高。

火焰喷涂产生的大部分热量散失到大气和冷却系统中了，热能的利用率仅为8－15%。而电弧喷涂是直接用电能转化为热能来熔化丝材，热能利用率高达70－80%。

2、生产效率高。电弧喷涂的生产效率高，表现在单位时间内喷涂的金属丝材多。一般情况 下，其生产效率是火焰喷涂的8倍以上。

3、操作简单，安全可靠。电弧喷涂设备没有复杂的操纵机构，只要把工作电流、电压根据 喷涂材料的不同选在规定范围内，均可保证喷涂质量。现场仅使用电能和压缩空气，不用氧气和乙炔等易燃气体，安全可靠。

4、涂层结合强度高。

电弧喷涂可在不提高工作温度，不使用贵重金属的条件下获得较高的结合强度，一般可达20MPa,是火焰喷涂涂层强度的2.5 倍。而超音速电弧喷涂涂层的结合强度可达60MPa，与等离子的质量接近。

5、涂层孔隙率低。涂层表面的孔隙率普遍低于1%，提高了涂层的耐磨耐蚀性能。由于超音速电弧喷涂具有独特的优点，因此在材料防腐、耐磨，修旧利废以及电力生产领域得到广泛的应用，产生了很大的经济效益和社会效益。

超音速电弧喷涂的研制和应有成功，说明该技术具有高度的先进性和科学性。具体表现如下：

1、应用空气动力学原理和计算机设计以及拉伐尔喷嘴等手段，成功研制出超音速电弧喷枪，大幅度提高粒子速度，测得的粒子速度超过了当前国内外电弧喷涂粒子速度，其中铝离子最大速度为385.7m/s。

2、设计的超音速电弧喷涂电源，起弧可靠，还有拉伐尔喷嘴对气流的加速作用，拉长了电 弧并能保持电弧稳定，有效提高了丝材粒子的雾化效果和涂层的致密度、结合强度。

3、喷枪采用气冷式，解决了金属粒子与喷嘴内壁的粘接难题，提高了气流的质量，致使粒 子的速度和涂层质量都得到提高。

4、该技术具有较高的实用价值和推广价值。超音速电弧喷涂技术在当前电弧喷涂领域处于 国际领先水平。

四、喷涂工艺、涂层材料特性

1、喷涂工艺

喷涂工艺主要包括两部分：表面预处理和喷涂。先采用石英砂进行预处理，以除去管件表面的氧化物，使待喷涂的表面变得光洁，提高涂层的结合强度。涂层厚度厚度一般为 0.6－0.8mm，喷涂距离为150－200mm，喷涂角度90°。

2、涂层材料及其特性 涂层材料种类 a、镍铝合金

规格

Ф3.0mm Ф2.0mm b、镍铬钼锰防磨合金 规格

Ф3.0mm Ф2.0mm c、高铬镍钒锰基防磨合金

规格

Ф3.0mm Ф2.0mm Ф1.6mm 材料特性

▲ 在所有金属喷涂材料中具有最低摩擦系数0.08—0.12 ▲ 涂层具有超级结合强度>50Mpa ▲ 高耐磨性能使用寿命1—3年

▲ 耐高温

在950℃的高温下仍具有高强度的耐磨防腐性 ▲ 高硬度HV∽380（加载100ｋｇ）▲ 热传导性能极佳

▲ 热膨胀系数极小

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第三篇：细胞凋亡实验技术总结

细胞凋亡实验技术总结 一形态学检测

1、光学显微镜和倒置显微镜观察法

未染色细胞:凋亡细胞体积变小、变形，膜完整但出现发泡现象，晚期出现凋亡小体。贴壁细胞出现皱缩，变圆，脱落。染色细胞:姬姆萨染色，瑞氏染色等。凋亡细胞染色质浓缩，边缘化，核膜裂解，染色质分割成块状，形成凋亡小体。

2、荧光显微镜检测法-荧光染料

例如，碘化丙啶(PI)是一种核酸染料，它不能透过完整的细胞膜，但在凋亡中晚期的细胞和死细胞，PI 能够透过细胞膜而使细胞核红染。选用536nm 激发光，细胞核呈红色荧光。

3、电子显微镜

收集细胞，2.5%戊二醛4°C 固定24h，1%四氧化锇后固定，丙酮梯度脱水，经包埋剂浸透后环氧树脂包埋，超薄切片，醋酸铀和枸橼酸铅双重染色，透射电镜观察。凋亡Ⅰ期的细胞核内染色质高度盘绕，出现许多称为气穴现象的空泡结构。Ⅱa 期细胞核的染色质高度凝聚、边缘化;细胞凋亡的晚期，细胞核裂解为碎块，产生凋亡小体。

4、激光扫描共焦显微镜技术

FITC-AnnexinV+PI双染，观察凋亡过程中细胞膜PS表面的变化，并区分正常细胞(An-PI-)，早期凋亡细胞(An+PI-)，晚期凋亡细胞及坏死细胞(An+PI+)，细胞收集过程中出现的损伤细胞(An-PI+)。

二、细胞凋亡的生化及分子生物学检测

1、DNA 断裂检测法

如使用琼脂糖凝胶电泳检测，细胞凋亡时，核染色质凝聚，染色质DNA 在核小体单位之间的连接处断裂。凋亡早期可形成50~300kbp 的DNA 大片段，晚期核酸内切酶在核小体之间剪切核DNA，产生大量长度在180~200bp 整数倍的寡核苷酸片段。

2、膜联蛋白V 法

磷脂酰丝氨酸(PS)位于正常细胞膜的内侧，但在细胞凋亡的早期，PS 可从细胞膜的内侧翻转到细胞膜表面。Annexin-Ⅴ(膜联蛋白-V)是一种分子量为35-36KD 的Ca2+ 依赖性磷脂结合蛋白，与PS高亲和力。将Annexin-Ⅴ进行荧光素或生物素标记，以标记了的Annexin-Ⅴ作为探针，利用流式细胞仪、荧光显微镜以及共聚焦激光扫描显微镜检测细胞凋亡的发生。

3、细胞凋亡的酶Caspase检测

检测Caspase活力可用免疫杂交技术分析酶原的加工和底物水解的产物，或用人工底物检测酶活力，也可对活化的Caspase做亲和标记。例如分析底物的水解产物，PARP(多聚ADP-核糖聚合酶)第一个被认识的caspase-3底物，它的相对分子质量为116000，水解后形成相对分子质量为85000 及相对分子质量为25000 的两个片段，用抗相对分子质量为85000 片段的抗体检测细胞是否发生凋亡。

4、线粒体膜势能变化的检测

线粒体跨膜电位的存在，使一些亲脂性阳离子荧光染料可结合到线粒体基质，其荧光的增强或减弱反映了线粒体内膜电负性的增高或降低流式细胞仪检测细胞的荧光强度或荧光显微镜观察，拍照正常细胞中, Rh123 能够依赖线粒体跨膜电位进入线粒体基质，荧光强度减弱或消失。而凋亡时，线粒体膜完整性破坏，线粒体膜通透性转运孔开放，引起线粒体跨膜电位的崩溃, Rh123 重新释放出线粒体, 从而发出强黄绿色荧光。

第四篇：观察植物细胞的质壁分离和复1

观察植物细胞的质壁分离和复原 实验原理

当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离。当细胞校的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，使原生质层慢慢地恢复原状，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。

目的要求

1．学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法。

2．了解植物细胞发生渗透作用的原理。

材料用具

紫色的洋葱鳞片叶、紫鸭趾草叶片。

刀片、镍子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜。

质量浓度为 0．3 g／mL的溶液蔗糖，清水。

方法步骤

1．撕下一小块洋葱鳞片叶紫色的外表皮制作成临时装片。

2．用高倍显微镜观察洋葱鳞片叶片细胞中紫色大液泡（原生质层紧贴细胞壁）。

3.向盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，盖玻片下面的洋鳞片叶表皮就浸润在蔗糖溶液中。用高倍显微镜观察，细胞中液泡的大小、颜色变化。

5．从一侧滴入清水，在盖玻片的另用吸水纸吸引。这样重复几次，洋葱鳞片叶又浸入清水中。用高倍显微镜观察，细胞中液泡的大小、颜色变化。讨论

1.洋葱鳞片叶表皮细胞在什么条件下发生质壁分离？在什么条件下发生质壁分离复原？

2.如果将上述表皮细胞浸润在与细胞液浓度相同的蔗糖溶液中，这些表皮细胞会出现什么现象？

3.红细胞能不能通过渗透作用吸水或失水？红细胞会不会发生质壁分离现象？

第五篇：《观察植物细胞的质壁分离和复原》教学设计

《观察植物细胞的质壁分离和复原》教学设计

一、教学目标： 1：知识目标：

（1）了解植物细胞发生细胞质壁分离和复原的基本过程；

（2）理解植物细胞发生渗透作用的原理。2：能力目标：

（1）初步学会观察植物细胞质壁分离和复原的方法；

（2）培养“假设—实验—结论—应用”的基本科学探究能力。3：情感目标：

（1）领悟科学探究思想方法，体会探究活动中的成功感，增强学生学习兴趣和自信心；

（2）培养学生合作和动手能力。

二、教学重点及解决的具体策略：

1、重点：引导学生探究实验，确定实验的材料、试剂的种类与浓度，并进行应用创新。

2、具体策略：通过不同浓度的蔗糖溶液的实验结果激发学生探究欲望，学生便很轻松的理解了为什么选择紫色洋葱的外表皮和0.3g/mL的蔗糖溶液的原因。

三、教学难点及突破的具体办法：

1、难点：在探究实验过程中培养学生的实践能力和创新能力。

2、突破的具体办法：让不同小组的同学展示自己的实验结果并进行描述自己的实验过程以及对实验结果的分析，然后推荐最优秀实验小组，这样不仅提高他们的实验兴趣更能提高他们探究过程的细心观察和思考每一个细节。

四、课前准备：

（1）实验课前，教师要求学生复习渗透作用原理及其发生条件，并做好预习，理解实验原理，了解实验目的要求和方法步骤；（2）材料器具：洋葱、0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL、0.7g/mL的蔗糖溶液、KNO3、清水、显微镜、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸等。

五、教学方法：合作式探究教学法

六、设计思路：

根据成熟的植物细胞放到一定浓度的溶液中构成一个渗透系统；当细胞大量失水时原生质层与细胞壁的伸缩程度不同，导致原生质层与细胞壁分离，进而探究植物细胞的质壁分离与复原过程。

七、实验内容分析：

本实验是在渗透系统的基础上来学习质壁分离和复原的实验，使学生理解植物细胞是一个渗透系统。学生只有通过实验操作和观察质壁分离和复原的现象，获得细胞吸水和失水与环境溶液浓度的关系的感性认识，才能深入理解细胞是一个渗透系统以及影响细胞渗透吸水的内外条件，从而很好的掌握本实验。

八、教学流程：

（一）问题：教材中为什么选用0.3g/mL的蔗糖溶液呢？“能否用其它浓度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液”这个问题，我们设计了第一组对照实验：

在这组实验中，所用的实验材料为紫色洋葱鳞片叶、蔗糖溶液，只是将蔗糖溶液的浓度改换了一下。为了使现象区分较为明显，我们所用的溶液浓度差别较大，分别为0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL、0.7g/mL，通过实验对比得出结论。

（二）引导：学生分组使用不同浓度KNO3、葡萄糖实验试剂，教师观察适时恰当地予以指导，分组实施探究活动，自己设计表格记录数据。看其是否能敏锐地观察到“质壁分离自动复原”这一事实，及能否真实的记录数据，并继续分析实验结果。

（三）展示图片并讲解:

九、教学过程：

导入：复习旧知识，学生思考、回答。教师提出问题：比较处在一定液体环境中的植物细胞与渗透装置，两者有哪些相似之处？若将一个成熟的植物细胞放置到浓度较高的溶液中，细胞液中的水分子将向细胞的哪一侧运动？而如果细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，将会出现什么有趣现象？

教师：根据以上的假设和教材中选用0.3g/mL的蔗糖溶液。那么能否用其它浓度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液，因此我们选择了0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL、0.7g/mL的四种不同浓度的蔗糖溶液。

学生动手实验：

学生分组描述观察到的现象：

用0.1g/mL的蔗糖溶液时，细胞发生轻微的质壁分离，但现象不明显，几分钟后滴加清水，复原较慢。

用0.3g/mL的蔗糖溶液时，分离较明显，有一部分细胞原生质层已经完全脱离细胞壁，几分钟后滴加清水，复原较快。

用0.5g/mL的蔗糖溶液时，分离很明显，几分钟后滴加清水，不能发生质壁复原。

用0.7g/mL的蔗糖溶液时，分离现象更加明显，几分钟后滴加清水，不能发生质壁复原。

问题：为什么前两种情况下可以发生复原，而后两种情况下即使滴加清水都不能复原呢？

小组分析讨论：得知是由于后两者浓度过高，导致细胞失水过多而死亡，从而不能复原。而前两者由于浓度不是太高，细胞失水不是太多，仍然存活。

总结并将结果展示：

实验结论：为了观察质壁分离复原现象，不可以采用0.5g/mL或0.7g/mL的蔗糖溶液，而0.1g/mL的溶液分离现象不明显，且用时太长，所以最好选用0.3g/mL的蔗糖溶液来观察植物细胞质壁分离现象。教师：展示图片并讲解: 问题：若用不同浓度KNO3、葡萄糖实验试剂，又会有什么样的现象呢？

学生：分组探究活动，自己设计表格记录数据、分析实验结果。结果展示：他们观察到“质壁分离自动复原”这一事实。

十、板书设计：

一、实验结果：

二、图片展示：

十一、课后反思：

探究实验的目的并不在于得到全班学生统一的结果，而重在使学生真正参与探究过程，在实践中获得具体的经验体会，让学生懂得科学的探究方法，培养严谨的科学态度，让他们的创新意识得到发挥，这可以让学生受益终身。本探究实验从提出问题、作出假设，到设计实验、进行实验，以及结论分析等，都是在教师的启发下，学生一步一步亲自完成的。在这种过程式教学中，学生主动参与探究与体验的多了，独立思考，克服困难、百折不挠的意志品质受到了很好的磨炼，实验设计能力不断增强，创新意识和实践能力得到了真正的提高。师生在探究活动结束后回头思考探究的整个过程，大大提高了学生参与的自主性：对于学生有创意的想法，教师要及时给予鼓励，在课堂上营造一种敢于创新、乐于创新、积极创新的学习氛围，让学生获得成功的体验；还有助于合作小组取长补短，学会科学的思维方法和研究方法，体验到课堂的快乐。才能让学生感受到自己才是课堂的真正主人。

通过这个研究学习的实验，我们感悟颇多。平时，做学生实验时，我们是被动的，一切都由老师决定，材料及装置都是现成的，而且只能用一种材料，做一个装置，观察一次质壁分离和复原现象。而这次学生自己设计实验，自己动手，进行了多次实验，取得了明显准确的效果。这样不但培养了学生的创新精神，还提高了学生动手实践的能力和提取重要信息的能力。同时，培养了学生之间相互合作，互相帮助，协调配合的习惯。

不足之处：实验材料只有紫色洋葱，会给个别学生造成只有紫色洋葱才能发生质壁分离和复原现象。