细胞壁的功能 学生作品 | 「探究细胞壁的功能」

本文来源于河大课堂海粟

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虽然植物细胞和动物细胞起源于同一个祖先——单细胞生物，但它们在进化的长河中进化出了一些不同的结构。比如植物细胞有一个规则的外壳，我们称之为细胞壁，那么植物为什么会进化出这种奇妙的结构呢？细胞壁在整个细胞城邦中有哪些职责和作用？在这篇文章中，我将探索植物细胞的细胞壁功能。

猜测

一个

首先推测细胞壁的功能:植物的细胞壁呈方形，有棱有角，位于细胞的最外周，就像一个与外界的屏障。首先这种结构为细胞创造了一个稳定的内部环境，当然它有一定的保护作用，这是可以通过观察得到的，不言而喻；

2

其次，细胞壁作为细胞与外界的第一道屏障，在内外物质的交流和运输中也起着一定的作用。

三

最后还有更重要的一点，细胞壁的方形结构有很好的支撑作用，所以它可以一直把细胞固定成一个形状，保持植物的稳定形状，就像人体的骨骼一样。而且动物细胞需要四处活动，所以不受细胞壁的束缚。所以，我猜:细胞壁有支撑和固定细胞形状的功能，但事实真的是这样吗？让我们开始我们的实验来探索。

实验目的

提问:细胞壁有支撑和维持细胞形态的功能吗

那么可以设计什么样的实验来验证我的猜想呢？

设计实验

实验思维

首先，当然我们需要一个有细胞壁的细胞，这无疑是一个健康的植物细胞。只是观察一下？不！当然，我们应该处理它。之前观察人血的动物细胞时，我们发现了一个现象:人的血细胞几分钟后就会分解破裂，整个细胞会变成一滩完全没有形状的“血水”。这是因为人类的血细胞没有细胞壁，无法支撑细胞的形状吗？如果真的是细胞壁，那么我们可以给有细胞壁的健康植物细胞加水。几分钟后，如果植物细胞还能保持方形外观，就可以说明细胞壁在起支撑作用。

但是，如果我们想探索细胞壁是否具有这种功能，我们可以保持有细胞壁的形状，但是没有细胞壁就不能保持形状吗？如果再做一组对照实验，可以排除偶然性，让实验结果更有说服力。

因此，我们需要做两组实验，实验组和对照组。变量是细胞壁是否存在。

检验材料

我应该选择什么材料？

实验材料:植物细胞有细胞壁，动物细胞没有细胞壁，这无疑是最好的材料选择。此外，植物细胞中的洋葱表皮细胞呈紫色，容易观察到细胞壁，而动物细胞中的人血细胞外观清晰，可以观察到没有细胞壁。因此，选择洋葱表皮细胞和人血细胞作为对照实验的材料。

因此，实验设计为:

1.首先将洋葱表皮细胞和人血细胞制作临时切片，然后用显微镜快速观察记录前两个细胞的形态；

2静置5分钟，然后在显微镜下观察记录临时膜中两种细胞的形态，分析比较:加水前后两种细胞的形态，是否发生了形态变化，然后分析细胞壁的功能。

实验过程

使两种细胞暂时加载，快速观察细胞形态，避免血细胞发生变化；静置5min后，观察两种负载片剂的细胞形态并记录。我们必须注意时间的控制和绘画的科学性。

实验结果和分析

实验结果

1.两种细胞初始状态:a洋葱表皮细胞呈六角形，中间有明显的细胞核，其余为液泡和细胞质，颜色均较浅。b血细胞是圆形的，没有细胞核，只有一个大的细胞质，被膜包围。

2两片水放置5分钟后，两个细胞的状态:A洋葱细胞仍有明显的六边形外壳，但内部细胞结构消失，变成深紫色液体，中间偶有气泡。看起来很满；b人的血细胞看不到细胞膜，完全破裂。显微镜下只有一些深色液体均匀铺开，形状凌乱，更像是液体四处流动的痕迹。

结果分析

似乎在水的浸泡下，细胞吸收了大量的水分，导致细胞外膜破裂，里面的结构全部散开，形成一堆颜色均匀的液体。植物细胞和动物细胞都没有逃脱这个结果。但由于植物细胞周围有坚硬的细胞壁支撑细胞结构，洋葱表皮细胞仍保持一定的形状，内部散落的红色液体包裹在细胞内。然而，由于人体血细胞没有细胞壁的支撑，最终会变成一团“散沙”。

实验结论

两组对照实验可以表明，细胞壁确实具有支撑细胞和维持细胞形状的功能，可以将几乎分解的细胞保持在原来的形状内。

因此，细胞壁的存在可以大大增强植物生物的生存能力，维持植物的结构完整性。动物死亡后，几天之内它们的身体就消失了，它们的降解速度比植物细胞快得多。这是因为动物细胞没有被细胞壁堵塞，容易被微生物分解，被自然界降解。然而，一棵大树死了几年后，它的树干仍然屹立不倒，我们的木制家具可以使用很长时间。因为虽然组成树木的细胞可能已经死亡，内部物质可能已经分解，但柔韧的细胞壁仍然保持着骨骼一样的形状，构成了没有生命的木头。同时，细胞壁的存在使得微生物分解树木极其困难，所以自然界中树木的分解速度相对较慢。

质疑与思考

以上实验虽然可行，但也有很多不可控因素。是不是因为动物细胞中有一种防止细胞形态断裂的结构，在做临时加载时被意外破坏了？因此，为了更有说服力，我们应该重复多次实验。更重要的是，上面的实验有一个大问题。植物细胞和动物细胞有很大的区别。除了有没有细胞壁之外，还有其他的区别。我们如何确保植物细胞能够保持它们的形状？所以实验中还有很多需要改进的地方，需要进行控制实验和控制变量，使其他因素相同。只是目前我们的条件有限，不能完全完成，但我们要警惕这些。

通过这个实验，我接触到了许多新事物。之前的实验大部分都是老师准备给我们一起做的，但是这个实验完全是我们独立设计和实现的。尤其是实验设计困难。当我们第一次设计它时，我们的大脑是白色的。要时刻关注变量是什么，考虑其他因素是否都一样，是否符合单因素变量，选用的材料是否合适，实验步骤是否有漏洞。这两个群体的对比是不合理的，但在遇到困难的过程中，我们一次次不断地思考和锻炼自己的思维。最幸福的事情就是在设计实验、实施实验、最终获得成功的时候，终于享受到了我们的成就感。

现在期待下一步的研究，比如:细胞膜有哪些功能？也许它可以像细胞壁一样在细胞内创造一个空空间？或许可以控制物质进入细胞，判断它对细胞是好是坏？或许能控制能量的进出？也许植物和动物的细胞膜根本就有不同的功能？新的内容和新的挑战等着我们，让我们把它们留给下一篇文章。

讲师责任编辑/明星